新能源汽车热泵空调技术方案「一览众咨询」
不断新能源汽车产业的日趋完全成熟包括国家政策的鼓励支持，新能源汽车越发被人们的追捧。空调作为驾乘舒适性的功能要求，也必然会有着更加高的要求。而目前受限于电池技术的发展和续航里程的短板，让空调系统的节能高效下一界一切的基础考虑因素。从空调技术的发展和工作效率来说，热泵型空调系统良好的工作性能必定另外发展趋势。
汽车热管理主要注意作用是为驾驶舱乘客需要提供适宜的温度环境，并使汽车各部件在合适的温度范围工作。广义的汽车热管理除了空调系统和对汽车上其它轻微发热设备的管理，狭义的热管理仅指后者。
新能源汽车电池热管理系统比比较传统汽车更奇怪。传统汽车电驱动系统比较多以及两部分：发动机冷却系统和汽车空调系统。新能源汽车不仅以及比较传统汽车空调系统（插电混合动力汽车还除开发动机冷却系统），不过再新增电池、电机等冷却需求。
从热管理需求划分的话，新能源车电池热管理系统主要注意包括电池包环境、功率电子器件、电机散热、汽车空调等。其中不可忽视空调系统与电池热管理系统。
相对于民间燃油汽车一些单单特别注重发动机的热管理，新能源汽车电池管理系统要从系统集成和是一个整体角度出发到达，统筹热量与动力总成及整车之间的关系，区分综合考手段控制和系统优化热量传递的系统。
图表1新能源汽车与传统汽车热管理也很
现代燃油汽车的空调系统主要由两部分排成，制冷系统区分的是由发动机需要提供动力的蒸汽压缩后式制冷，制热系统主要是通过将冷却液的热量引入到车内。纯电动汽车夏季制冷时，空调压缩机是由电动机来驱动的，而现在冬季就没发动机余热，因此需要那些的方法来解决的办法供暖问题。而纯电动汽车与民间燃油汽车能量来源相同，纯电动汽车空调系统要注意存在地以上几种方案。
1、蒸汽压缩式制冷+PTC电加热供暖系统
夏季汽车制冷时，电动机带动好空调压缩机全力运转，压缩机原理与燃油车是一样的，同样的能够提升到制冷的目的。冬季取暖时，是从消耗蓄电池的电量来直接加热PTC，这样的加热目前是电动汽车正确的一种。
PTC加热器分为两种，一种是按照加热液体采暖，一种是加热空气能取暖。蒸汽压缩式制冷+PTC电加热供暖系统可靠性高，能行最简形矩阵车内成员对温度调控的需要，不过热效率低，能源利用率低，成本高，研究表明均搭载了该系统的车辆续航复议权里程一共会会降低1/3500左右。
2、凭借余热供暖系统
纯电动汽车在工作过程中，凭借变频器、电机、电池等元件有一种的热量对车内通过加热。研究表明此种模式下有一种的温度在50℃以内，其它制热情况下能基本都柯西-黎曼方程乘车需要，但在较低的温度下会很难为车内能提供做够白勺热量。而这样的方案只能才是辅助制热。
3、半导体式制热声制热空调系统
半导体式制冷/制热空调系统借用特战半导体材料可以形成的P-N结，无法形成热电偶对，出现珀尔帖效应。该系统不要任何制冷剂，也没污染源，是没有震荡、噪音，既能制冷又能制热，容易实现遥控、位式控制、计算机控制，制热时间快，也可以实现程序从90-130℃温度范围内变化。目前未知着热电材料的优值系数较低，冰箱制冷性能够不够我们的理想，并且热电堆产量受到组成热电元件元素产量的限制，不具备什么电动汽车空调节能高效的要求。
4、热泵系统
热泵系统以电动机为动力安装驱动空调压缩机运转起来，凭借空调制冷循环可逆转的特点，集制冷与制热为一体，具有结构紧凑、高效安全、环保等优点，曾经的了国内外专家在电动汽车空调系统方面研究的热点。该系统压缩机效果良好的训练，制暖效果会与此同时外界温度的变化而变动，制暖效果尚待想提高。
热泵是一种可以不将低位热源的热能强制破军撤回到高位热源的空调装置，带有可以不将低处的水泵到高处的“水泵”。可以使用四通手动换向阀也可以使热泵空调的蒸发器和冷凝器功能互相掉换，变化热量转移方向，从而至少夏天制冷冬天制冷的效果。
热泵的理论基础来源于热力学逆卡诺循环，热泵型空调系统的制冷和制暖，均按结构胶的电动压缩机驱动安装制冷或制热非循环，其中冬季采暖时不再继续像保证电动空调那样的话只采用PTC制热，只不过是使用电动压缩机驱动实现方法制热。
图表2热泵空调有名工作原理示意图
目前，电动汽车热泵空调的研究要注意分为3种类型：1）设计和实现保证制冷剂R134a的热泵空调；2）源自德国试验室制冷剂CO2的热泵技术；3）太阳能热泵空调。参照换热器的数目，那些个系统又可分为单换热器和双换热器两种；参照压缩机的不同，系统又分滑片压缩机和涡旋压缩机两种不同类型。
按制冷剂划分，热泵空调要注意有R134a型和CO2型。可是CO2具高良好的道德的热物理性能，而且CO2使全球变暖的潜在能力（GWP）是R134a的千分之一，但由于目前特殊汽车空调系统比较多在用制冷剂R134a，零部件设计、生产及售后服务及维护，均参照R134a制冷剂物理性能设计，R134a型热管理系统成为当前研发的高端技术。
以R134a充当制冷剂，电动汽车热泵空调系统结构上通常有200以内两种方案:
1、方案一：系统由自行车空调压缩机、气液分离器、HVAC总成（包括车内冷凝器、蒸发器、蒸发风机、辅助加热PTC）、车外换热器这些多个电磁阀排成。总体上是在现有电动汽车比较高建议使用的电动空调基础上，不使用电动压缩机，车外换热器为垂线“V"形翅片互相平行流换热器形式，在HVAC总成内部增加车内冷凝器和辅助加热PTC，在空调管路上提高多个电磁阀，按照再控制多个电磁阀的再开启和关闭，实现方法制冷剂流向操纵。多个电磁阀的组合利用既可以直接切换冷媒流向，也可以不再次膨胀冷媒的作用。
图表3热管理系统方案一工作原理
2、方案二：不使用电动压缩机，实际四通换向阀决定制冷剂的流向，区分电子膨胀阀可利用制冷剂的分流流动，车外换热器不使用直角“V”形翅片互相平行流换热器，增加辅助加热，如下图所示。
图表4电池热管理系统方案二工作原理
方案二这样的形式的热管理系统，制冷制热的原理与方案一的的，不同之处在于四通换向阀还能够同时发挥作用方案一的制冷TXV阀和热泵TXV阀的冷媒直接切换作用，电子膨胀阀同时可起制冷TCV和热泵TXV的膨胀冷媒作用。该系统的工作由胶的热泵控制器完全控制。
以上两种方案在所牵涉到的零部件产业上也修真者的存在着差异：
方案一所牵涉零部件都较晚熟靠谱，实现程序制冷和采暖功能的难度较小。但系统零部件较容易，为利用冷媒切换和膨胀功能，提高了4个电磁阀换向阀，2个电磁膨胀阀。为利用车内换热功能，在蒸发器的基础上增强了一个车内冷凝器。管路空间亲自布置困难，空调主机需恢复设计。因方案比较复杂到的阀体较低，管接头过多后，制冷剂流阻较小，高效节能微显不足。控制精度方面，绝对无法精确控制，总体上变更土地性质成本较高。
方案二系统架构简洁明快，牵涉的零部件较多，核心是四通换向阀和电子胀大。而车内换热器同时发挥作用车内冷凝器和蒸发器的作用，所以空调主机可然后借助，管路复杂程度较低。控制精度方面，国内电子膨胀阀和四通换向阀的长大成熟产品相对相对较少，主流的阀类零部件厂家也在攻关开发；需清洁液热泵空调控制器，可基于精确控制，这又是各主机企业在空调开发方面重点具体实施的工作。现阶段开发标定费用较多，系统成本与方案一非常，但伴随着产品的普及和量的提升，价格会有确实迅速下降。目前，国内外各主机企业均常规该方案。
在保证行业背景下要基于热泵系统的少批量产业化，开发方案二所示的热管理系统是趋势。产业界需培育出高速高效安全电动压缩机、车外和车内换热器、四通换向阀、电子膨胀阀等核心零部件，冲击零部件及时完全成熟可信，主机企业在热泵硬件集成方面要修为提升再控制的新能力。（“一览众车”公众号在后续的文章中将一直对国内热泵空调的零部件产业并且分析，感谢您的关注参与）
总体上看，国外热泵技术拥有一定的产业化应用基础，电动汽车量产车型，如宝马i3和日产Lead均配置了热泵空调。国内研发电动汽车热泵型空调系统仍在起步阶段，目前存在100元以内技术难题：1）零部件不成熟；2）空调控制器对电磁阀的精确控制能力不足；3）成本升高。目前，国内企业也又开始在热泵空调领域参与了大量的研发投入，市场应用也飞速修为提升。
与此同时国内新能源汽车市场快速发展，在新能源汽车车用空调领域也涌入了诸多企业。企业部分将在别外的文章参与分析。
不断新能源汽车产业的日趋长大成熟包括国家政策对新能源汽车的鼓励，新能源汽车越来越造成人们的追捧。而空调充当驾乘舒适性的功能要求，也必然会有着更加高的要求。而目前受限制于电池技术的发展和续航里程的短板，使得空调系统的节能高效曾经的第一需要考虑因素。从空调技术的发展和工作效率来讲，热泵型空调系统良好素质的工作性能必然充当发展趋势。
热管理系统做研究正处于初级阶段，必然问题也很多。或者在冰箱制冷循环时会再次出现排气温度过高，压力过大，影响大冰箱制冷效率；在给车室供暖时只是通过切换冷媒的流向来实现方法，制热效率不高，低温性能相对一般；是对纯电动汽车特点专门买看操作和啊,设计的热泵空调全都空白，可能导致量产中高通骁龙675处理器的系统比较少。
确实电池热管理系统存在的主要问题较容易，但热泵系统具有能效比高、耗电量低、结构紧凑等优点，被人们所了解和研究。同时具备什么查找技术储备的热泵空调企业将在未来的市场竞争夺取先机，国内企业具备较小的市场潜力及前景。
意法半导体×致瞻科技：SiC赋能新能源汽车空调压缩机设计创新
修为提升电动汽车夏冬续航里程，降底整车占据成本
服务多重电子应用领域、全球排名前列的半导体公司意法半导体（全称ST）宣布，与聚光于碳化硅（SiC）半导体功率模块和先去电力电子旋转系统的中国高科技公司致瞻科技合作，为致瞻科技电动汽车车载空调中的压缩机控制器提供意法半导体第三代碳化硅（SiC）MOSFET技术。区分高能效的控制器可为新能源汽车给予诸多益处，以动力电池容量60kWh~90kWh的中型电动汽车为例，续航里程可持续5到10公里，在夏冬两季的效果愈加明显。
致瞻科技是目前全球唯一一家在新能源汽车400V、800V、1000V平台上晚熟年底量产设计和实现碳化硅方案的空调压缩机控制器的供应商，到2023年底已近可观出货量。意法半导体的第三代1200VSiC MOSFET先进技术具有先一步行业的工艺稳定性、性能、能效和可靠性。致瞻科技的电动汽车空调压缩机控制器选用了意法半导体第三代1200VSiC MOSFET技术，加强致瞻科技专用词的散热解决方案和热破坏设计，也可以极大增强电动汽车的热管理能效，提升空调压缩机的NVH性能（噪音，轻微的震动和声震粗糙度），牵引电动压缩机系统小型化，并具备更强的坚持了降本能力。在绝对的保证夏冬季同样的的续航里程情况下，该方案也可以帮整车厂强力反弹节省时间单车总系统成本。
致瞻科技总经理史经奎博士来表示：“按照创新技术推动可持续发展是致瞻科技与ST同盟协议的目标。我们通过与ST的探索合作，将ST在SiC器件领域的高科学优势与致瞻科技的创新设计和先进工艺相结合，加快了电动汽车空调压缩机设计创新，实现方法了在性能、能效和续航里程等方面的突破。未来，双方将短短逐渐扩大合作，为中国新能源汽车产业的创新发展做出贡献。”
意法半导体是SiC技术领域的先行者，应具备高科学的碳化硅生产技术和完整的产品垂直整合供应链。在汽车和工业领域，ST已同数千杰出的企业陆续开展广泛合作，产品可靠性被行业比较高认可。同时，意法半导体还在持续动员扩大产能，并持续提高碳化硅制造技术。
意法半导体执行副总裁、中国区总裁曹志平来表示：“意法半导体短短25年专注心于碳化硅领域的研发投入，拥有大量关键技术研发专利组合。ST的SiC技术已被越来越广泛主要用于电动汽车车载充电、电驱逆变器和直流-直流变换器（DC-DC）。现在，很不高兴看到我们的SiC技术赋能致瞻科技，成功了利用了业内首个大型电动汽车空调压缩机控制器设计创新。意法半导体将一直在冲击中国汽车电气化和数字化转型中发挥重要作用，为意见汽车节能行动贡献一份力量。”
