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摘要：新能源汽车是未来发展趋势，一些新型的空调系统也应运而生。但是能够实现节能高效的制热和制冷的空调系统不多，其中热泵空调系统有很多优点，它在制热方面具有PTC（positive temperature coefficient，正温度系数）电加热无法比拟的高效特性。新能源汽车空调系统和传统燃油汽车空调系统工作原理相同，只是空调压缩机的驱动方式及暖风产生方式有所不同。新能源汽车空调系统电动压缩机通过高压电驱动，电动空调压缩机通过压缩来自蒸发器的低压低温蒸汽，将其加压到冷凝器，使制冷剂环绕系统循环。
关键词：新能源汽车；热泵空调
引言
传统汽车空调冬季采用发动机冷却水余热采暖，而电动汽车没有可利用的发动机余热来满足乘员舱的采暖需求。目前常用的电加热（PTC）空调制热时会导致电动汽车续航里程衰减高达50%～60%，成为推广电动汽车的巨大阻碍。为了提高电动汽车空调系统的能效和适用范围，热泵空调技术因具有高效、环保、低成本、易优化的特点而成为了解决电动汽车冬季制热难题的良好解决方案。
1热泵定义
靠高位能拖动，迫使热量从低位热源流向高位热源的装置（把热量从低温处搬到高温处）。热泵虽然需要使用一定的高位能，但供给的却是消耗的高位能和吸取的低位热量的总和。
（1）高品位的能源。
指电力、机械功、燃气和液体燃料、高温物质（蒸汽、热水等）等，如水力可直接转变为机械能或电能，中间环节转换效率高，其品味就高。
（2）低品位的能源。
只能部分转化为功的能量，如物质的内能、低温的物质（环境空气、水等）。
2热泵空调的两种形式
随着热泵空调产业化的发展，主流的方案有直接式热泵空调系统、间接式热泵空调系统。
2. 1 直接式热泵空调系统
电动汽车直接式热泵空调系统原理如下图一所示。
该系统由电动压缩机、室外换热器HEX1、室内冷凝器HEX2、室内蒸发器HEX3以及膨胀阀等组成，通过控制4个阀件的通断来切换制冷和制热模式。
当系统运行制冷模式时，电磁阀1和带截止功能的热力膨胀阀TXV开启，电磁阀2和电子膨胀阀EXV关闭，此时室外换热器作冷凝器，制冷剂吸收乘员舱内的热量并通过室外换热器向环境中散热；
当系统运行制热模式时，电磁阀2和电子膨胀阀EXV开启，电磁阀1和热力膨胀阀TXV关闭，此时室外换热器作蒸发器，制冷剂吸收环境中的热量并通过室内冷凝器向乘员舱散热。
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图一 直接式热泵空调系统工作原理图
2. 2 间接式热泵空调系统
电动汽车间接式热泵空调系统原理如下图所示
该系统主要由电动压缩机、液冷冷凝器、室外换热器、双通电磁阀、电子膨胀阀、HVAC、辅热水暖加热器、电子水泵组成。通过控制电磁阀和HVAC调节冷暖风门混风来实现制冷和制热功能。
当系统运行制冷模式时，双通电磁阀关闭，HVAC中蒸发器电子膨胀阀EXV开启，此时室外换热器和液冷冷凝器作冷凝器，制冷剂吸收乘员舱内的热量并通过室外换热器向环境中散热；
当系统运行制热模式时，液冷冷凝器做冷凝器使用，高温制冷剂与冷却液交换热量，由水泵带动将热量运至HVAC暖风芯体中，若制热量不足，可由水暖加热器提供辅热；
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图二 间接式热泵空调系统工作原理图
2.3 两种热泵空调系统的优缺点
直接式热泵空调多采用三换热器形式，制热时由室内冷凝器散热，此系统的优点是成本低、结构简单，缺点为出风口温度不均匀，乘客舒适性较低，只能工作在-10℃以内；
间接式热泵空调最大程度借用传统车零部件，如HVAC、室外换热器，此系统优点是HVAC出风口温度均匀，舒适性好，基于R134a制冷剂的高性能热泵系统，最低工作温度由现在的-10℃大幅下探至-18℃，高效节能使用区域可由华北地区向北拓展至东北大部；缺点是结构复杂，整车布置困难，成本高。
3.总结
随着新能源汽车的发展，热泵空调系统凭借着较好的能效利用率，应用越来越普及，本文结合直接式热泵空调系统、间接式空调热泵系统，简单介绍了热泵空调系统的工作原理，由于目前热泵空调受限于R134a制冷剂特性，只能工作在-10℃，高效节能的热泵空调系统可将工作温度下探到-18℃，所以制热时多采用热泵空调制热加PTC辅热形式，以保证用户采暖的舒适性。
参考文献：
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