球盟会网页:二氧化碳热泵在新能源汽车热管理中的应用前景如何

  新能源汽车热管理系统包括乘员舱空调、动力电池热管理和电机电控等热管理。与燃油车相比，新增的热管理部件包括电池、电机、电控和其他高压系统部件：

  对于空调系统，制冷系统保持不变，而制热系统由于没发动机产生的余热，出现了PTC加热和热泵两种形式。其中，热泵应用更广泛，且可以与三电热管理更好地集成。热泵相比PTC能耗更低，可提升电动车续航能力。PTC加热采用PTC加热丝将电力转化为热量，再由鼓风机将热风送入乘员舱，其在低温度的环境下制热效果较好，但电能消耗高，大幅削弱续航里程。而热泵加热通过冷媒在车外通过换热器吸热，并将热量带入车内，电能消耗低，可大幅度的提高电动车续航能力，但其在低温度的环境下制热效果较差。

  二氧化碳热泵低温性能更优，或将成为新趋势。二氧化碳热泵与普通热泵的主要不同之处在于热泵系统所使用的冷媒。目前热泵空调使用的冷媒最重要的包含R-134a、R-1234yf以及R744。其中，R134a会加剧温室效应，R-1234yf环境更友好，但制冷效果弱于R-134a，而R744属于自然产生的一种气体，无毒无害，单位制冷量是R1234yf型制冷剂的9倍左右，可大幅度提高热泵的换热效率。因此，二氧化碳热泵低温制热效果更加好，可提高车辆冬季行驶里程。

  一汽大众ID4CROZZ搭载二氧化碳热泵空调，续航历程最高提升30%。相比普通的热泵空调系统在-15摄氏度会存在比较大的使用问题，二氧化碳热泵空调可以在-30摄氏度持续工作。二氧化碳热泵单车价值量近1万元，二氧化碳热泵将单车价值量提升近万元。

  二氧化碳热泵对零部件的性能要求提升。二氧化碳冷媒从技术难度和价值量两方面影响新能源汽车各部件。二氧化碳工作所承受的压力范围及温度滑移较大，易与管路材料等发生反应，加大技术难度。因此，二氧化碳热泵需要总系统有较强的抗高压和高温性能，对压缩机、管路和阀类等产生了较高的要求。

  压缩机：压力增加，价值量提升。二氧化碳压缩机具有工作所承受的压力大、压差大、压比小、体积小、重量轻、运动部件间隙难控制和润滑困难等特点。压缩机包括活塞式、滑片式、涡旋式、螺杆式和滚动转子式等技术路线，目前翰昂、美的威灵等在二氧化碳压缩机领域较为领先。

  空调管路：二氧化碳冷媒对系统密封性能要求高。为解决二氧化碳泄漏问题，需改变管路的结构，如增加一层金属结构，以达到加固的作用。在价值量方面，我们预计二氧化碳空调管路单车价值量约为2000元，远高于普通热泵空调管路的700元。

  压力传感器：通过压力差控制压缩机，延长空调寿命。压力传感器的作用是提供低压调节和制冷剂缺少识别的信号，并位于低压管路上的蓄压器出口侧。当检测到空调制冷管路压力过低或过高时，控制管理系统停止对空调压缩机离合器供电，压缩机停止运转，以免对空调系统造成损坏。

  二氧化碳含量传感器：实时监控车内二氧化碳浓度。二氧化碳含量传感器连接车内空调系统，会根据传感器检验测试到的车内二氧化碳含量数值对空调工作情况做调整。

  阀类零件：电子膨胀阀技术难度和价值量提升。在高压工作性能方面，阀体腔内设置多极磁性转子，可提高其高压工作寿命；在阀腔中设置阀杆并使其沿阀座轴向通孔运动，可均衡正反向通冷媒的开阀能力；优化阀体端部和垫片的配合结构，可改善密封质量。

  空调系统：二氧化碳冷媒对制冷空调系统的设计和制造提出了较高要求。二氧化碳热泵系统处于跨临界循环，有高的临界压力和低的临界温度，因此使用二氧化碳冷媒需要空调系统零部件具备较强的耐压性和安全性，由此提升了空调系统及部件的制作难度和成本。

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