纯电动汽车空调系统构造原理

汽车空调由制冷系统、空调采暖系统、空调配气系统、空调控制系统、空调通风与空气净化系统组成。

（一）空调制冷系统

现代汽车大多采用的是自动空调，其空调制冷系统主要由空调制冷循环系统和控制系统组成。空调制冷系统可以在车内温度较高时降低车厢内的温度，使驾乘人员感到凉爽、舒适。这里将重点介绍空调制冷系统中的空调制冷循环系统。

1.空调制冷循环系统的组成

汽车空调系统产生冷气的过程称为制冷，汽车空调制冷循环系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、储液干燥器、制冷剂、冷冻润滑油、电动风扇及管路组成，如图5-1所示。

图5-1　空调制冷系统的组成

（1）空调压缩机。

①空调压缩机的作用。

空调压缩机是纯电动汽车空调制冷系统的心脏，其作用是吸入来自蒸发器的低温、低压气态制冷剂，将其压缩成高温、高压状态后送往冷凝器，保证制冷剂在系统中的循环流动。空调压缩机实物如图5-2所示。

图5-2　压缩机

②空调压缩机的类型。

空调压缩机根据不同的分类标准可以分为不同的类型。

a.按原理分类。

根据工作原理的不同，空调压缩机可以分为定排量式压缩机和可变排量式压缩机，如图5-3所示。定排量压缩机的排气量是随着发动机转速的提高而成比例的提高，它不能根据制冷的需求而自动改变功率输出，而且对发动机油耗的影响比较大。

图5-3　空调压缩机按工作原理分类

变排量压缩机可以根据制冷的需求自动调节功率输出。空调系统根据空调管路内压力的变化信号控制压缩机的压缩比，从而调节制冷系统的制冷强度，使空调制冷系统的温度达到设定的温度。

b.按工作方式分类。

根据工作方式的不同，空调压缩机一般可以分为往复式和旋转式，如图5-4所示。

图5-4　空调压缩机按工作方式分类

i.往复活塞式压缩机。

往复活塞式压缩机活塞在往复运动的过程中会不断地吸入低压制冷剂气体，将其压缩，压力升高后排入冷凝器，使制冷剂在冷气系统内循环。往复活塞式压缩机对材料的要求低、加工容易、造价低廉。它能适应较广泛的压力范围和制冷量范围，热效率高；不足之处是，由于活塞作往复运行，动力平衡性能差，限制了压缩机转速的提高，结构复杂、易损件多、维护工作量大。

常见的往复式压缩机有曲轴连杆式压缩机和轴向活塞式压缩机，如图5-5所示。

曲轴连杆式压缩机，只应用在客车领域，小排量压缩机已不再采用该结构。轴向活塞式压缩机制造技术成熟，结构紧凑，对制造有一定的要求，制造成本较低。同时，在排量方面可大可小，能够广泛应用在各类车型上。

图5-5　往复式压缩机类型

轴向活塞式压缩机根据驱动结构不同分为摇盘式压缩机和斜盘式压缩机。摇盘式压缩机具有更高的可靠性，耐恶劣工况优势明显，被普遍引用在卡车、工程车上。斜盘式压缩机更容易实现小型化、轻量化、高转速、高效率，因此更多的应用在乘用车上。

ii.旋转式压缩机。

常见的旋转式压缩机有旋转叶片式和涡旋式，如图5-6所示。

旋转叶片式压缩机体积与质量均可以做到很小，便于在狭小的空间里布置，该压缩机具备高转速、高效率、低噪声等优势。但其对加工精度要求高、制造成本较高，因结构及加工技术的限制，目前该类压缩机无法做到大排量。

涡旋式压缩机具有质量小、高转速、高可靠性、高能效比、低噪声、零件少等诸多优势，在小型化方向应用较多。但是，因对加工精度要求非常高，制造成本较高，且在大排量应用上不足，不能适应制冷量要求较高的领域。

图5-6　旋转式压缩机类型

③空调压缩机组成及工作原理。

早期的轿车广泛使用的是可变排量的斜盘式压缩机，本节主要介绍斜盘式压缩机的组成和工作原理。

a.斜盘式压缩机组成。

斜盘式空调压缩机是连续可变排量型压缩机，它的排量可以根据空调的制冷负荷进行调节，其主要由轴、接线板、活塞、滑蹄、曲柄室、气缸和电磁控制阀组成，如图5-7所示。其中，曲柄室与吸气通道相连；电磁控制阀安装在吸气通道（低压）和排放通道（高压）之间，根据空调放大器的信号，电磁控制阀以占空比控制的方式进行工作。

图5-7　斜盘式压缩机组成

b.斜盘式压缩机工作原理。

电磁控制阀闭合的时候（电磁线圈通电），会产生一个压差，曲柄室内的压力降低。然后，作用在活塞右侧的压力将高于作用在活塞左侧的压力。这样就会压缩弹簧并倾斜接线板。因此，活塞行程增加且排量增加。电磁控制阀打开（电磁线圈不通电）时，压差消失，作用在活塞左侧的压力将变得与作用在活塞右侧的压力相同，弹簧伸长且消除接线板的倾斜，这样活塞行程减小且排量减少，其工作原理如图5-8所示。

图5-8　斜盘式压缩机的工作原理

（2）冷凝器。

冷凝器主要利用环境冷却介质（空气或水），将来自压缩机的高温、高压制冷蒸气的热量带走，使高温、高压制冷剂蒸气冷却，冷凝成高压、中温的制冷剂液体。值得一提的是，冷凝器在把制冷剂蒸气变为制冷剂液体的过程中，压力是不变的，仍为高压。

①冷凝器的类型。

用于纯电动汽车空调中的冷凝器，常用的有管片式（管翅式）冷凝器、管带式冷凝器和平流式冷凝器。如图5-9所示。

图5-9　冷凝器类型

a.管片式（管翅式）冷凝器。

管片式（管翅式）冷凝器制作工艺简单，它是由圆铜管上0.2mm铝片组合而成，是较早采用的一种冷凝器形式，目前一般用在大中型客车上。

b.管带式冷凝器。

管带式冷凝器普遍使用在小型纯电动汽车上。它采用一整根扁形管，弯成蛇形。管内用隔筋隔成若干个孔道，管外用0.2mm铝片焊在上下两管外皮处，铝片折成皱纹状以增大散热面积。这种冷凝器结构紧凑（单管多孔）、质量小（全部铝质）、可靠性高（不用多处弯头焊接），但其管内制冷剂流动阻力要高于管片式。

c.平流式冷凝器。

平流式冷凝器是为纯电动汽车空调使用新型制冷剂R134a而开发的。制冷剂由输入端接头进入圆柱主管中，再分别同时流入多个扁管，并平行地流至对面的主管，再集中经过跨接管流至冷凝器输出端接头。平流式冷凝器具有制冷剂侧的压力损失小、导热系数高、制冷剂充注量少等特点，更适合具有R134a性质的制冷剂在纯电动汽车空调中的使用。现代纯电动汽车的空调系统就是使用的平流式冷凝器。

②冷凝器的组成。

冷凝器是一个热交换设备，一般安装在散热器的前面，主要由制冷剂管路、翅片、入口和出口等构成。如图5-10所示。

图5-10　冷凝器组成

③冷凝器的工作原理（详见本项目二维码资源）。

经压缩机压缩后的高温、高压气态制冷剂，从冷凝器顶端的入口进入冷凝器内部的螺旋状管路，将热量传递给管路和翅片，此时发动机冷却风扇运转，使周围的空气对冷凝器管路和翅片内的制冷剂进行冷却，直至冷凝器释放潜热，制冷剂凝结成液态。

（3）蒸发器。

蒸发器也是一个热交换设备，其作用是将经过节流降压后的液态制冷剂汽化，吸收蒸发器周围空气的热量而使之降温，鼓风机再将冷风吹到乘客舱内（详见本项目二维码资源）。

蒸发器通常位于仪表台下方的空调箱壳体总成内，主要由螺旋管、翅片、入口管路和出口管路等组成，如图5-11所示。

图5-11　蒸发器结构

（4）膨胀阀。

膨胀阀安装在蒸发器入口，它是空调制冷循环系统的节流部件。

①膨胀阀的作用。

膨胀阀主要作用有三个（详见本项目二维码资源）：

a.节流作用：高温、高压的液态制冷剂经过膨胀阀的节流孔节流后，成为低温、低压的雾状液压制冷剂，为制冷剂的蒸发创造条件。

b.调节作用：安装在膨胀阀体上的恒温控制阀按照要求改变开启或关闭位置来控制通过节流孔的液态制冷剂流量。

c.控制制冷剂的流量：进入蒸发器的液态制冷剂，经过蒸发器后，制冷剂由液态蒸发为气态，吸收热量，降低车内的温度。膨胀阀可以控制制冷剂的流量，保证蒸发器的出口完全为气态制冷剂，若流量过大，出口含有液态制冷剂，可能进入压缩机产生液击；若制冷剂流量过小，提前蒸发完毕，造成制冷不足。

②膨胀阀的类型。

按照平衡方式不同，常见的膨胀阀类型有内、外平衡式膨胀阀；按照结构特点不同，常见的膨胀阀类型有H形膨胀阀以及孔管式膨胀阀，如图5-12所示。

图5-12　膨胀阀类型

内平衡式的平衡压力来自蒸发器入口，外平衡式平衡压力来自蒸发器的出口。内平衡式膨胀阀一般用在家用空调上。纯电动汽车空调的冷量一般比较大，制冷剂在蒸发器里的压力损失也较大，因此采用外平衡式膨胀阀。

③膨胀阀的组成。

膨胀阀主要由感温器、毛细管、膜片、球阀、顶杆、弹簧等构成，如图5-13所示。

图5-13　膨胀阀结构

④膨胀阀的工作原理。

从储液干燥罐来的中温、高压液态制冷剂，进入到H形膨胀阀，在球阀（钢球和压力弹簧）的作用下，另一侧压力大幅度下降，经过节流降压后的制冷剂进入蒸发器。在蒸发器中汽化吸热后的制冷剂从蒸发器出来，再次进入H形膨胀阀的另一个腔内，使处在制冷剂中的温度检测元件直接感知到蒸发器出口制冷剂的温度，并将温度传给膜片室，通过膜片室内饱和制冷剂热胀冷缩的效应，使滑动阀杆做上下移动，以控制钢球的位置，进而控制制冷剂的流量。从H形膨胀阀出来的制冷剂流回到压缩机再循环。

高制冷效果的需求会使制冷剂的温度升高，这些制冷剂会将这部分热传递给温度检测元件和膜片室。膜片室内的饱和制冷剂将会膨胀并且向下推动钢球和压力弹簧，使节流孔增大，进入蒸发器的制冷剂流量增加，这也就增加了制冷能力，因此从蒸发器出来的制冷剂温度将会下降。

如果从蒸发器出口流入膨胀阀的制冷剂温度下降，温度检测元件会将下降的温度传给膜片室，膜片室内的制冷剂收缩，在压力弹簧的作用下，钢球向上移动，这就导致了节流孔的开度减小，因而降低了进入蒸发器的制冷剂流量。

（5）储液干燥器。

储液干燥器用于装有膨胀阀的空调系统中，位于冷凝器和膨胀阀之间的高压侧。其作用是临时存储在冷凝器中液化的制冷剂，根据制冷负荷需要，随时供给蒸发器，保证流入蒸发器的制冷剂是纯液态，并补充系统中的微量渗漏以及对系统中的水分和杂质进行干燥和过滤。

①储液干燥器的结构。

储液干燥器主要由储存瓶、过滤器、干燥剂和提取管路等构成，如图5-14所示。

图5-14　储液干燥器结构

其中，储存瓶用来储存液态制冷剂；过滤器用来去除冷冻油和制冷剂中的颗粒物；干燥剂用来除去系统中的湿气；提取管路则是为了确保只有液态制冷剂才能离开储液干燥器；提取管路底部还包括一个被校准过的通道，用于调整返回系统的冷冻油流量。

②储液干燥器的工作原理（详见本项目二维码资源）。

在正常的工作过程中，制冷剂从冷凝器的出口流到储液干燥器的顶部。制冷剂中的湿气被干燥剂吸收后，再通过微粒过滤器和提取管路返回系统。

（6）制冷剂。

制冷剂是制冷循环系统中传热的载体，通过物理状态变化吸收和放出热量，因此要求制冷剂在常温下容易汽化，在适当的凝结压力时，临界温度（物质由气态转变为液态的最高温度）要高，在状态变化时要尽可能多地吸收或放出热量。同时制冷剂还应具备以下性质：

①无色、无味、无毒、无刺激，对人体健康无损害。

②不易燃烧，不易爆炸。

③与冷冻油接触时，化学、物理安定性良好，且可任意比互溶。

④泄漏时容易侦测。

⑤价格合理，容易制取。

制冷剂（Refrigerant）的牌号中常用R来代表制冷剂，后面表示制冷剂名称，如R12、R22、R134a等。过去常用的制冷剂是R12（氟利昂），这种制冷剂各方面的性能都很好，但是有一个致命的缺点，就是会破坏大气中的臭氧层，使太阳的紫外线直接照射到地球，对植物和动物造成伤害。我国目前已停止生产用R12作为制冷剂的汽车空调系统。

（7）冷冻润滑油。

在空调制冷系统中有相对运动的部件（压缩机），需要对其润滑。由于制冷系统中的工作条件比较特殊，所以需要用专门的润滑油——冷冻润滑油。冷冻润滑油除了起到润滑作用以外，还可以起到冷却、密封和降低机械噪声的作用。在制冷系统中的润滑油还有一个特殊的要求，就是要与制冷剂相溶，并且随着制冷剂一起循环。因此在冷冻润滑油的选用上，一定要注意正确选用冷冻润滑油的型号，切不可乱用，否则将造成严重的后果。

冷冻润滑油使用要求：

①冷冻润滑油应保存在干燥、密封的容器里，存放在阴暗处，避免空气中的水分和其他杂质进入油中。

②不同牌号的冷冻油不能混装、混用。

③制冷系统中不能加注过量的冷冻油，以免影响制冷效果。

（8）电动风扇。

电动风扇位于冷凝器的后方，用来提高通过冷凝器的空气流速，增强冷凝器的散热能力，加速气态制冷剂的冷凝。它主要由集风罩、电动机、冷却风扇等组成，如图5-15所示。

图5-15　电动风扇

2.空调制冷系统的工作原理（详见本项目二维码资源）

纯电动汽车的电动压缩机将气态的制冷剂从蒸发器中抽出，并将其压入冷凝器，低压气态制冷剂经冷凝器时液化而进行热交换（释放热量），热量被车外的空气带走。高压液态的制冷剂经膨胀阀的节流作用而降压，低压液态制冷剂在蒸发器中气化而进行热交换（吸收热量），蒸发器附近被冷却了的空气通过鼓风机吹入车厢。气态的制冷剂又被压缩机抽走，泵入冷凝器，如此使制冷剂进行封闭的循环流动，不断地将车厢内的热量排到车外，使车厢内保持适宜的温度。(https://www.xing528.com)

纯电动汽车制冷系统的工作包括压缩、冷凝、干燥、节流和蒸发5个过程，具体如下：

（1）压缩过程：空调压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的气态制冷剂，将其压缩成高温、高压的气态制冷剂。

（2）冷凝过程：高温、高压的气态制冷剂进入冷凝器后，将热量释放到空气中，冷凝成中温、高压的液态制冷剂。

（3）干燥过程：经冷凝器冷凝后的液态制冷剂进入储液干燥罐后，储液干燥罐将水分和微小杂质过滤后的液态制冷剂送到膨胀阀。

（4）节流过程：中温、高压的液态制冷剂经过节流膨胀装置（膨胀阀）后体积变大，压力和温度急剧下降，变成低温低压的液态制冷剂（呈雾状）。

（5）蒸发过程：低温低压的液态制冷剂进入蒸发器，由于此时制冷剂沸点远低于蒸发器内的温度，低温、低压的液态制冷剂蒸发成低温、低压的气态制冷剂。

（二）空调采暖系统

空调采暖系统的主要作用是与蒸发器一起共同将空气调节到使人感到舒适的温度；在寒冷的冬季向车内提供纯暖气，提高车内空气的温度；当车窗玻璃结雾或结霜，影响司机和乘客的视线，不利于行车安全时，可通过采暖装置吹出热风来除雾或除霜。

1.空调采暖系统组成

纯电动汽车空调供暖系统是由PTC加热器、PTC温度传感器、PTC控制器等部件组成，如图5-16所示。

图5-16　空调采暖系统组成

（1）PTC加热器。

PTC加热器，如图5-17所示。PTC加热器具有体积小、制热效率高的优点，是一种自动恒温、省电、安全的电加热器。PTC加热器的突出特点在于安全性能上，如遇鼓风机故障停转时，PTC加热器因得不到充分散热，其功率会自动急剧下降，加热器的表面温度维持在居里温度左右（一般在250°C上下），不会产生像电热管加热器表面“发红”现象，不会因温度过高而引起火灾等安全隐患。

①PTC加热器的组成。

PTC加热器是由PTC发热单体和铝制散热器组成。在PTC加热器中共有7根PTC发热单体，通过内部电路的连接形式划分成两个功率不同的加热模块，如图5-18所示。一个是由3根发热单体并联组成的功率为1.5kW的加热模块，另外一个是由4根发热单体并联组成的功率为2kW的加热模块，它们的工作状态及工作方式均由PTC控制器控制。

图5-17　PTC加热器

图5-18　PTC加热模块

PTC加热器安装于通风系统的风道中，从空气进入通风管道的流动方向来看，其位于蒸发器后方，流经PTC加热器的空气流量受到冷暖风门翻板的控制。

②PTC加热单体的物理特性。

PTC加热单体是一种用于恒温加热的正温度系数热敏电阻器，其恒温发热特性是由材料特性决定的。PTC热敏电阻通常是用半导体材料制成的，PTC热敏电阻元件因具有随环境温度高低的变化，其电阻值随之增加或减小的变化特性，所以PTC加热器具有节能、恒温、安全和使用寿命长等特点。按材质可以分为陶瓷PTC热敏电阻和有机高分子PTC热敏电阻。用于空调辅助电加热器的是陶瓷PTC热敏电阻。当PTC加热单体通上电后，电能转化成热能使得元件本体温度上升，随着温度的增加，加热单体自身的电阻值也在急剧增大。在正常的工作范围内，流过元件的电流增大，电功率就增大。元件的温度升高，使阻值增大、电流减小、电功率减小。当电功率引起的温升与散热量达到平衡时，元件本体的温度、阻值都趋于稳定，发热量处于恒温发热的状态。

由PTC加热器单体“温度-电阻”特性曲线可知，元件自身的阻值变化与自身的温度成正比例的关系。当某种原因造成流过元件的电流突然增大，则突然增大的电功率会使元件的自身电阻值很快呈高阻状态，使电流降至接近于零，起到限流保护作用（PTC加热器工作原理详见本项目二维码资源）。

③PTC加热器的工作过程。

当空调系统处在制冷/通风换气工况时，PTC加热器受PTC控制器控制处于断电状态。冷暖风门翻板将关闭流向PTC加热器的通风管道入口（PTC加热器自身不发热），空气流穿过蒸发器后直接经相关的模式风门进入车厢，从出风口吹出的风为冷风/自然风。

当空调系统处于供暖工况时，冷暖风门翻板开启一定角度将一部分来自蒸发器的空气流引入PTC加热器，PTC控制器控制PTC加热器通电产生热量。经过加热后的部分空气流从加热腔室流出后与从蒸发器流出的空气混合形成温度适宜的空气流，从相关模式风门吹出进入车厢进行供暖。

（2）PTC温度传感器。

PTC温度传感器是一个负温度系数的热敏电阻器，如图5-19所示。该温度传感器用于将PTC加热器的实时温度数值转换成电压信号传送至PTC控制器。通过PTC温度传感器的反馈信号，控制器能实现对加热器的发热量进行有效控制。

图5-19　PTC温度传感器

（3）PTC控制器。

PTC控制器安装在车舱PDU内部，安装位置如图5-20所示。PTC控制器对PTC加热器的供电控制（通电模式、电流导通时间），接收空调控制单元的制热触发指令并根据系统对热量的需求情况，精确控制PTC加热器的发热量。

图5-20　PTC加热器控制器安装位置

PTC控制模块根据接收到的加热请求信号、集成控制器控制信号、PTC总成内部传感器温度反馈等信号综合控制PTC加热器通断。PTC控制模块采集的信息包括风速、冷暖程度设置、出风模式、加热器启动请求、环境温度。

2.空调采暖系统的类型

燃油汽车空调系统的暖风热源主要由发动机冷却液提供，而电动纯电动汽车的暖风系统与之不同。纯电动纯电动汽车空调采暖系统常见的热源有热泵、PTC加热器、余热+辅助PTC三种。

（1）热泵。由传动带驱动的直流无刷电机的电动纯电动汽车热泵式空调系统工作原理，如图5-21所示。空调系统的制热模式由电磁四通换向阀转换，实线箭头表示制冷工况，虚线箭头表示制热工况。从原理上讲，该系统与普通的热泵空调并无区别，但是用于电动纯电动汽车上，其专门开发了双工作腔滑片压缩机、直流无刷电机和逆变器控制系统。在热泵工况下，系统从融霜模式转为制热模式时，风道内换热器上的冷凝水将迅速蒸发，在风窗玻璃上结霜，影响驾驶的安全性。

图5-21　热泵式空调系统原理

（2）PTC加热采暖系统。PTC加热采暖系统工作原理如图5-22所示。

利用PTC热电阻制成的加热器为电动纯电动汽车车室内供暖时，虽然具有恒温发热、无明火、温升速度快、成本低、使用寿命长、绿色环保、不需要控制系统等优点，且不需要改动暖风机总成的壳体，但是能耗较高。当车内要满足除霜、取暖等相关法规要求时，PTC需要达到3kW以上的功率。这样不仅会对蓄电池产生较大的影响，同时还会产生异味，存在安全隱患。但对于电动纯电动汽车而言，PTC加热器目前是最佳的取暖方案。

图5-22　PTC加热采暖系统工作原理

（3）余热+辅助PTC。利用大功率器件（功率变换、驱动电机、电机控制器等）工作时产生的热量，对车内环境进行热交换。当热量不足时，启用辅助PTC加热器。

（三）空调配气系统

1.空调配气系统的类型

纯电动汽车空调配气系统主要有冷暖独立式、冷暖转换式、半空调试和全空调式4种。

（1）冷暖独立式。在夏季，车内空气在鼓风机吹动下，通过蒸发器冷却后吹向车内，降低车内温度。在冬季，车内空气与车外空气混合，在鼓风机的吹送下，通过加热升温，从中、下风门输送到车内，或经上风口吹向风窗玻璃进行除霜。

（2）冷暖转换式。当选择制冷功能时，混合空气经蒸发器冷却后吹出；当选择制热功能时，混合空气经加热升温后由地板风口吹出；当选择除霜功能时，热风由除霜风口吹向风窗玻璃；当加热器和蒸发器全关闭时，送入车内的为自然风。

（3）半空调式。车内循环空气和新鲜空气经风门调节混合后，先经过蒸发器冷却，后经鼓风机送入风门调节，一部分或大部分进入加热器，冷风出口不再进行调节，已经被除湿。如果不开蒸发器，送出的是暖风；若两者都不开，则送出来的是自然风。

（4）全空调式。也称空气混合式，即新鲜空气和车内循环空气经过风门调节后，由鼓风机吹向蒸发器进行降温除湿，再经风门进入加热器加热，出来的冷气和热气混合后，按功能要求送入车内。

汽车空调配气系统的结构及工作原理详见本项目二维码资源。

2.空调配气系统的工作过程

纯电动汽车配气系统的工作过程一般由空气进入阶段、空气混合阶段、空气分配阶段三部分构成。

第一部分为空气进口段，主要由气源风门和鼓风机组成，用来控制室外新鲜空气和室内再循环空气的比例。

第二部分为空气混合段，主要由蒸发器、加热器和调温风门组成，用来调配所需温度和湿度的空气。

第三部分为空气分配段，分配段的除霜门、中风门、下风门，可调节空调风吹向挡风玻璃、乘员的中上部或脚部，控制空调器内风机转速，调节空调风的流量，改变人体感觉的温度，如图5-23所示。

图5-23　空调配气系统工作过程

（四）空调控制系统

空调自动控制系统是指利用自动控制装置，保证某一特定空间内的空气环境状态参数达到期望值的控制系统。其作用是通过对车室内空气的温度、风量、流向进行操纵，实现对制冷和暖风系统的温度、压力进行控制，以完善空调系统的各项功能。

1.空调控制系统组成

纯电动汽车空调控制系统主要由传感器、控制器和执行调节机构组成。

（1）传感器。传感器是将空调系统的工作状况，转化为电信号，发送给空调控制器，作为纯电动汽车空调控制的输入参数。其主要包括车外环境温度传感器、车内温度传感器、蒸发器温度传感器、光照传感器、制冷剂压力传感器等。

（2）控制器。空调控制器与操纵面板制成一体，称为空调控制器总成，它对输入的各种传感器和功能选择键的输入指令进行计算、分析、比较后发出指令，控制各个执行元件动作，使车内温度、空气流动状况等始终保持在设定的水平上，另外空调控制器还具有自诊断功能。

（3）执行调节机构。执行调节机构根据来自空调控制器的调节信号控制电动阀门、电磁阀等执行器的工作，从而实现相应的控制功能。执行控制机构包括进风伺服电机、鼓风机、压缩机等。

2.空调控制系统的原理

空调控制器采集到空调A/C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总线传输给空调的电动压缩机和PTC加热器，空调控制器控制空调压缩机和PTC加热器的工作，从而使纯电动汽车内具有适当的温度，如图5-24所示。

图5-24　纯电动汽车空调控制原理

（五）空调通风与空气净化系统

纯电动汽车通风和空气净化系统是其空调系统的重要组成部分。车厢内有人呼吸排出的二氧化碳、蒸发的汗液、吸烟以及从车外进入的灰尘、花粉等污染物。因此，对车厢内进行通风换气以及对车内空气进行过滤、净化是十分必要的。

1.通风系统

（1）空调通风系统组成。

将新鲜空气送进车内，取代污浊空气的过程，称为通风。通风系统的作用是在纯电动汽车行驶时保证室内通风，即向纯电动汽车内不断加入新鲜空气，驱排混有尘埃、二氧化碳及来自发动机的有害气体。在寒冷的冬季，还应对新鲜空气进行加热，以保证室内温度适宜。纯电动汽车空调通风系统主要由鼓风机、风门伺服电机、风门、出风口、各出风管道和蒸发箱等组成，如图5-25所示。

图5-25　通风系统组成

（2）空调通风系统的类型。

纯电动汽车空调的通风方式一般有动压通风、强制通风和综合通风三种。

①动压通风。动压通风也称自然风，它是利用纯电动汽车行驶时对车身外部所产生的风压为动力，在适当的地方开设进风口和排风口，以实现车内的通风换气。轿车风洞试验的车身表面压力分布如图5-26所示，车身外部大多受到负压，只有在车前及前风窗玻璃周围为正压区。进风口应设置在正风压区，并且离地面尽可能的高，以免引入车辆行驶时的扬尘。排风口则设置在纯电动汽车车厢后部的负压区，并且应尽量加大排气口的有效流通面积，提高排气效果，注意防尘、噪声以及雨水的侵入。

图5-26　轿车车表面压力分布

动压通风时，车内空气的流动情况如图5-27所示。自然风通过进风口流入，车外空气的动能压力大于车厢内空气，挤压车内空气从排风口排出，车外空气与车内空气完成通风换气。动压通风不消耗动力，结构简单，通风效果较好，轿车大都设有动压通风口。

图5-27　纯电动汽车的通风方式

②强制通风。强制通风是利用鼓风机强制将车外空气送入车厢内进行通风换气，进气口和排气口一般与自然通风的风口在相同的位置。在冷暖一体化的纯电动汽车空调上，大多采用通风、供暖和制冷的联合装置，将外气与空调冷暖空气混合后送入车内。

③综合通风。综合通风是一辆纯电动汽车上同时采用动压通风和强制通风。综合通风系统结构复杂，但省电、经济性好、运行成本低，特别是在春秋季节的天气，用动压通风导入凉爽的外气，以取代制冷系统工作，同样可以保证舒适性要求。

2.空调空气净化系统

空调空气净化系统就是通过车内外通风实现空调对车内空气的净化，除去车内空气中的异味、有毒有害气体、细菌病毒等污染源，使车内保持清洁舒适的空气环境，如图5-28所示。

图5-28　空调空气净化系统

（1）空调空气净化系统组成。

现在传统汽车普遍使用的空气净化系统主要由滤网型车载空气净化器和鼓风机组成。滤网型车载空气净化器可以有效净化纯电动汽车内的灰尘、甲醛、苯、细菌等有害物质，达到清洁车内空气的目的。鼓风机则是一个微风扇，负责将冷气或热气输送到室内，为空调空气净化系统提供风动力。

而纯电动汽车的空气净化系统则主要由空气质量传感器、负离子发生器、空调滤清器和鼓风机组成。空气质量传感器用来检测和控制车内流通的空气质量，对各种空气污染源都有极高的灵敏度，响应时间快，随时保证空气的净化质量达标。负离子发生器则是通过碳纤维毛刷的直流副高压放电形成负离子，改善车内空气质量，为驾驶员及乘客营造健康、舒适的车内环境。空气滤清器主要用于过滤掉空调吸入空气中的杂质，对车内空气起到净化作用。

（2）空调空气净化系统的工作原理。

系统内的鼓风机（微风扇）使车内空气循环流动，污染的空气通过机内的PM2.5过滤网和活性炭滤芯后将各种污染物过滤或吸附，然后经过装在出风口的负离子发生器将空气不断电离，产生大量负离子，被微风扇送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的，如图5-29所示。

图5-29　空气净化系统工作过程

（3）空调空气净化系统中空气净化装置的类型。

目前常见的车载空气净化装置类型主要有空气过滤式和静电集尘式两种。

①空气过滤式净化器。

空气过滤式净化器设置在空调系统的进风口处，采用风扇强制换气，利用多孔性滤材，如活性炭、滤纸、纤维、泡棉等，对空气中的悬浮颗粒、有害气体进行吸附，从而有效过滤悬浮物和少量有害物质。其结构比较简单，只需定期清理过滤网上的灰尘和杂物，对臭味异味、病原菌、病毒、微生物及装饰材料造成的空气污染有一定作用。但滤网型车载空气净化器只对被动吸入的空气进行净化，由于功率的限制，无法把车内的空气进行吸入而净化，因此净化效果有限。

空气过滤式净化器广泛用于各种纯电动汽车空调系统中，EV160电动空调系统采用的就是空气过滤式净化器。

②静电集尘式空气净化器。

静电集尘式空气净化器是在空气进口的过滤器后再设置一套静电集尘装置或单独安装一套用于净化车内空气的静电集尘装置。

静电集尘式车载空气净化器是利用纤维状活性炭滤网及静电滤尘网净化空气。

静电滤网的原理是在无纺布纤维内植入正负向永久性电荷，使布面上充满高电压的强力静电，用来吸附空气中的悬浮粒子，使对人体有害的分子在通过滤网时被吸附在滤网内，滤网清净效率可达到95％。

静电集尘式空气净化器的工作过程如下：

首先，永久性网孔预过滤器将风机带进的脏空气和大型颗粒如毛发和纤维屑挡住。

其次，空气清洁器的空气净化滤网内的高压电离器使空气中的污染物（小到如细菌和病毒这样0.01μm左右的微粒）带电，并被吸附在收集盘中，这样可以阻止有害的刺激物在室内流通。

然后，活性炭过滤器吸收异味。

最后，净化后的空气又回到了车厢内。

通过定期洗涤，可以很方便地更新空气净化滤网。但静电集尘型车载空气净化器是需要与其他器材配合才能达到高效的净化效果，因为静电集尘式车载空气净化器并不能完全吸附并消除异味，也无法完全分解有毒化学气体。同时，其净化效果和净化效率会随着悬浮微粒的累积增加而递减，需要经常清洗集尘板以恢复其效果与效率，故维护成本较高，只用于高级轿车和旅行车上。