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[摘 要]为了提高低速电动汽车空调系统的可靠性及舒适性，本文对目前市场上常用的电动汽车空调控制系统进行了研究，对其缺点做了仔细的分析，并设计出全新的电动汽车空调控制系统，该系统采用高低速两档的方式，使空调系统开启时电动压缩机不停机，解决了电动汽车空调系统在频繁启动时对电动压缩机的冲击，以及频繁启动带来的不必要的电能浪费，提高了电动汽车空调的可靠性、舒适性，并达到了节能的目的。
[关键词]电动汽车空调；空调控制系统
中图分类号：F426.471 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）37-0059-01
1 引言
随着全球汽车保有量的急剧提高，传统内燃机汽车所带来的能源和环境污染问题日益严重，能源短缺和环境污染是21世纪汽车工业面临的两大挑战[1]。电动汽车具有零排放、对环境无任何污染、噪声低等优点，被国家越来越重视，电动汽车行业也迎来飞速的发展。为了提供一个舒适的驾驶和乘坐环境，电动汽车也要像传统燃油汽车一样需配备空调系统，以提高其舒适性。如何提高空调系统的可靠性及舒适性，需要对整个系统进行分析研究，本文主要从控制系统对电动汽车空调系统进行研究，为低速电动汽车提供了合理的空调控制系统解决方案。
1.2 常用电动汽车空调控制系统
目前市场上的电动汽车分为高速和低速电动车。高速电动车一般采用锂电池，制造成本较高，整车定位也较高。其空调系统通常采用自动空调，即空调系统制冷量可根据环境温度、热辐射、车室内温度自动调节，汽车空调面板采集所需信号，处理转化成电动压缩机控制器所需信号后（一般采用PWM占空比或者CAN总线的方式进行调速），用于控制电动压缩机转速，以实现控制制冷量的大小。低速电动车由于市场定位较低，需严格控制制造成本，该类车一般采用铅酸电池，为了节约成本其配备的空调系统控制面板也较简单，整车也未配备相应的传感器，不能使电动压缩机自动调速。空调系统在工作时通过温度传感器检测蒸发器温度（该温度传感器是为了防止蒸发器结霜而造成系统冰堵），当温度达到设定值下限时，温度开关断开，电动压缩机停机，电动压缩机停机后，蒸发器温度上升，当温度达到设定值上限时，温度开关接通，电动压缩机启动。即空调系统通过控制电动压缩机的启停来控制车室内温度，电动压缩机的频繁启停，会降低电动压缩机及控制器使用寿命，同时电动压缩机带载启动也会造成启动困难、启动异响及频繁启动带来的能耗增加等问题。能耗的增加影响了车辆的续航里程，也不符合电动汽车节能、环保的要求。
1.3试验装置与测试条件
在按照国际标准建造的全自动汽车空调系统试验装置上测试了研制的热泵空调样机的性能，主测采用蒸发器侧进出口空气焓差法，辅测采用冷凝器侧液体制冷剂流量计法。测试时，主辅测制冷量偏差应小于5%，并以主测数据为准。试验方法及数据处理均依据中国汽车行業标准QC/T7211）935汽车空调制冷装置性能要求6和QC/T7212）935汽车空调制冷装置试验方法6，所有测试所用仪表均符合QC/T7212）93的规定。
由于压缩机由直流电机直接驱动，改变电机的转速就可连续改变压缩机的转速，参考有关厂商的测试工况，试验中压缩机转速分别设定为600，1000，2000及3000r/min；工质采用R212；试验的环境条件为：蒸发器侧干球温度（27015）bC，湿球温度（1915015）bC，冷凝器侧干球温度（35015）bC.试验结果整理成性能曲线。
2 结果与讨论
对于给定的蒸发温度，制冷量/制热量随转速增加基本上呈线性增长，这是由于双工作腔压缩机的容积压缩比固定，余隙容积很小，且余隙膨胀对气体的吸入量影响不大（余隙膨胀的气体先泄漏到压缩基元，然后才能再从压缩基元泄漏到吸气基元），因此其输气量主要受转速的影响，而受其它因素的影响较弱。压缩机的输入功率与转速呈基本相同的正比关系，这是因为压缩机耗功占汽车空调功耗的绝大部分，而在滑片压缩机耗功中，摩擦功率基本上与转速成正比而指示功率受转速影响很小。转速较低（<1500r/ min）时，COP随转速的增加有较快地增长，当转速增长到一定程度（>2000r/min）后，COP随转速增加而趋于恒定不变，这说明低转速时，转速的增加可使密封效果得到很大改善，致使制冷量随转速增长速度较快，高转速时，压缩机的内泄漏已很小，再增加转速已使密封效果改善不大，所以制冷量随转速增长速度趋于稳定，而压缩机的输入功率随转速增加却一直以比较稳定速度的增长。
电动汽车空调系统的COP在转速较低时（<1500r/min）略低于燃油汽车空调系统，而在高转速时（>2000r/min）却明显高于燃油汽车空调系统。这主要由于斜盘压缩机工作腔的密封性能较好且几乎不受转速的影响；而滑片压缩机的工作腔密封性能受转速的影响较大，转速升高可以明显改善其工作腔密封性能。压缩机由独立电机驱动后，其转速不在受汽车发动机的影响，可以恒定在较高的转速下运转。因此带双工作腔滑片压缩机的热泵空调系统的性能优于现有的燃油汽车空调系统，能够满足电动汽车空调的需求。
3 发展展望
车载蓄电池提供的直流电是电动汽车唯一的动力源且很有限，辅助设备消耗的电力减少了电动汽车的行驶距离，开发高效的电动汽车空调系统乃是电动汽车在商业上能够被接受的关键一步。压缩机和电动机做成共用主轴的封闭结构后不仅能大幅度提高效率，而且还可以杜绝制冷剂的泄漏，安装更加灵活；直流电驱动，又使压缩机采用封闭结构成为可能，因此，高效节能将决定电动汽车空调未来的发展，采用封闭压缩机是未来电动汽车空调不可逆转的趋势。我国目前还较多使用R212作为汽车空调的制冷工质，发达国家已于1996年1月1日全部改用对臭氧层安全的R2134a，但R2134a的温室效应系数较大，在不久的将来还可能会被更符合环保要求的制冷工质所取代，不管制冷工质如何变化，电动汽车空调必须符合环保要求的这一发展趋势将不会改变。
4 结论
（1）通过实际应用，本文所设计的电动汽车空调控制系统能够可靠、平稳的运行。
（2）利用较为简单的空调控制系统，使普通空调变为近似变频自动空调的效果，解决了低速电动车空调系统因电动压缩机频繁启动带来的寿命低、功耗大等问题，提高了空调系统的舒适性、可靠性以及经济性。
参考文献
[1]陈社会.汽车空调构造与维修[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2014.
[2]王朝帅.比亚迪E6纯电动汽车动力系统的结构及检修[J].汽车维修与保养，2015，（3）.
[3]汪贵行，汪学慧.电动汽车维修中的安全技术[J].汽车维修与保养，2015，（5）.
[关键词]电动汽车空调；空调控制系统
中图分类号：F426.471 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）37-0059-01
1 引言
随着全球汽车保有量的急剧提高，传统内燃机汽车所带来的能源和环境污染问题日益严重，能源短缺和环境污染是21世纪汽车工业面临的两大挑战[1]。电动汽车具有零排放、对环境无任何污染、噪声低等优点，被国家越来越重视，电动汽车行业也迎来飞速的发展。为了提供一个舒适的驾驶和乘坐环境，电动汽车也要像传统燃油汽车一样需配备空调系统，以提高其舒适性。如何提高空调系统的可靠性及舒适性，需要对整个系统进行分析研究，本文主要从控制系统对电动汽车空调系统进行研究，为低速电动汽车提供了合理的空调控制系统解决方案。
1.2 常用电动汽车空调控制系统
目前市场上的电动汽车分为高速和低速电动车。高速电动车一般采用锂电池，制造成本较高，整车定位也较高。其空调系统通常采用自动空调，即空调系统制冷量可根据环境温度、热辐射、车室内温度自动调节，汽车空调面板采集所需信号，处理转化成电动压缩机控制器所需信号后（一般采用PWM占空比或者CAN总线的方式进行调速），用于控制电动压缩机转速，以实现控制制冷量的大小。低速电动车由于市场定位较低，需严格控制制造成本，该类车一般采用铅酸电池，为了节约成本其配备的空调系统控制面板也较简单，整车也未配备相应的传感器，不能使电动压缩机自动调速。空调系统在工作时通过温度传感器检测蒸发器温度（该温度传感器是为了防止蒸发器结霜而造成系统冰堵），当温度达到设定值下限时，温度开关断开，电动压缩机停机，电动压缩机停机后，蒸发器温度上升，当温度达到设定值上限时，温度开关接通，电动压缩机启动。即空调系统通过控制电动压缩机的启停来控制车室内温度，电动压缩机的频繁启停，会降低电动压缩机及控制器使用寿命，同时电动压缩机带载启动也会造成启动困难、启动异响及频繁启动带来的能耗增加等问题。能耗的增加影响了车辆的续航里程，也不符合电动汽车节能、环保的要求。
1.3试验装置与测试条件
在按照国际标准建造的全自动汽车空调系统试验装置上测试了研制的热泵空调样机的性能，主测采用蒸发器侧进出口空气焓差法，辅测采用冷凝器侧液体制冷剂流量计法。测试时，主辅测制冷量偏差应小于5%，并以主测数据为准。试验方法及数据处理均依据中国汽车行業标准QC/T7211）935汽车空调制冷装置性能要求6和QC/T7212）935汽车空调制冷装置试验方法6，所有测试所用仪表均符合QC/T7212）93的规定。
由于压缩机由直流电机直接驱动，改变电机的转速就可连续改变压缩机的转速，参考有关厂商的测试工况，试验中压缩机转速分别设定为600，1000，2000及3000r/min；工质采用R212；试验的环境条件为：蒸发器侧干球温度（27015）bC，湿球温度（1915015）bC，冷凝器侧干球温度（35015）bC.试验结果整理成性能曲线。
2 结果与讨论
对于给定的蒸发温度，制冷量/制热量随转速增加基本上呈线性增长，这是由于双工作腔压缩机的容积压缩比固定，余隙容积很小，且余隙膨胀对气体的吸入量影响不大（余隙膨胀的气体先泄漏到压缩基元，然后才能再从压缩基元泄漏到吸气基元），因此其输气量主要受转速的影响，而受其它因素的影响较弱。压缩机的输入功率与转速呈基本相同的正比关系，这是因为压缩机耗功占汽车空调功耗的绝大部分，而在滑片压缩机耗功中，摩擦功率基本上与转速成正比而指示功率受转速影响很小。转速较低（<1500r/ min）时，COP随转速的增加有较快地增长，当转速增长到一定程度（>2000r/min）后，COP随转速增加而趋于恒定不变，这说明低转速时，转速的增加可使密封效果得到很大改善，致使制冷量随转速增长速度较快，高转速时，压缩机的内泄漏已很小，再增加转速已使密封效果改善不大，所以制冷量随转速增长速度趋于稳定，而压缩机的输入功率随转速增加却一直以比较稳定速度的增长。
电动汽车空调系统的COP在转速较低时（<1500r/min）略低于燃油汽车空调系统，而在高转速时（>2000r/min）却明显高于燃油汽车空调系统。这主要由于斜盘压缩机工作腔的密封性能较好且几乎不受转速的影响；而滑片压缩机的工作腔密封性能受转速的影响较大，转速升高可以明显改善其工作腔密封性能。压缩机由独立电机驱动后，其转速不在受汽车发动机的影响，可以恒定在较高的转速下运转。因此带双工作腔滑片压缩机的热泵空调系统的性能优于现有的燃油汽车空调系统，能够满足电动汽车空调的需求。
3 发展展望
车载蓄电池提供的直流电是电动汽车唯一的动力源且很有限，辅助设备消耗的电力减少了电动汽车的行驶距离，开发高效的电动汽车空调系统乃是电动汽车在商业上能够被接受的关键一步。压缩机和电动机做成共用主轴的封闭结构后不仅能大幅度提高效率，而且还可以杜绝制冷剂的泄漏，安装更加灵活；直流电驱动，又使压缩机采用封闭结构成为可能，因此，高效节能将决定电动汽车空调未来的发展，采用封闭压缩机是未来电动汽车空调不可逆转的趋势。我国目前还较多使用R212作为汽车空调的制冷工质，发达国家已于1996年1月1日全部改用对臭氧层安全的R2134a，但R2134a的温室效应系数较大，在不久的将来还可能会被更符合环保要求的制冷工质所取代，不管制冷工质如何变化，电动汽车空调必须符合环保要求的这一发展趋势将不会改变。
4 结论
（1）通过实际应用，本文所设计的电动汽车空调控制系统能够可靠、平稳的运行。
（2）利用较为简单的空调控制系统，使普通空调变为近似变频自动空调的效果，解决了低速电动车空调系统因电动压缩机频繁启动带来的寿命低、功耗大等问题，提高了空调系统的舒适性、可靠性以及经济性。
参考文献
[1]陈社会.汽车空调构造与维修[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2014.
[2]王朝帅.比亚迪E6纯电动汽车动力系统的结构及检修[J].汽车维修与保养，2015，（3）.
[3]汪贵行，汪学慧.电动汽车维修中的安全技术[J].汽车维修与保养，2015，（5）.