汽车空调系统的设计与优化

2023年11月19日发(作者：易车网2019最新报价)

汽车空调系统的设计与优化

摘要:空调系统是现代汽车设计框架中极为重要的一环，其在乘车体验、驾

驶舒适度、汽车实用性等多个方面具有重要作用。汽车空调系统的设计与优化应

着眼于空调系统设计过程中的关键核心问题，探讨汽车空调的设计理念与待优化

方向，并针对性地提出多项优化方案，为汽车领域的技术升级与优化工作提供参

考。

关键词：汽车；空调系统；设计

引言

2汽车空调系统的设计与优化措施

2.1制冷系统设计

新能源汽车空调制冷系统主要由电动压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四大

部件组成，通过高、低压管路依次相互连接成密封循环系统。辅助部件有电子风

扇、鼓风机、储液干燥器、通风管道和风门等。制冷原理如图1所示。制冷工作

时，空调压缩机吸入低温低压制冷剂蒸汽并将其压缩为高温高压气态制冷剂后送

至冷凝器，空气在电子风扇的作用下冷却冷凝器，释放制冷剂的热量，使高温高

压气态制冷剂凝结为中温中压液态制冷剂，由冷凝器输出管道送至膨胀阀，经膨

胀阀的节流降压作用后，低温低压制冷剂进入蒸发器吸热，鼓风机风扇将空气吹

向蒸发器，被冷却后的空气通过风道送至车内各个出风口，经蒸发器吸热汽化后

的低温低压气态制冷剂又返回至压缩机内，然后压缩机再将气态制冷剂送至冷凝

器，这样往复不断地进行制冷剂的液化和汽化过程，最终使车厢空气温度降低。

新能源汽车空调一般采用直流涡旋式压缩机，直流压缩机可通过直流变频技术实

现制冷系统的能量调节，提高乘客舒适度的同时达到节能的目的。

2.2制热系统的设计

汽车由于没有发动机，因此不需要对发动机进行冷却，冬季供热没有免费的

热源。因此，汽车冬季供热需要消耗一部分电能。汽车一般采用PTC电加热器、

热泵空调系统方式对汽车加热。

2.2.1PTC加热器

PTC热敏电阻随着温度的持续升高，其电阻值也会相应增大。当温度升高到

一定程度时，PTC热敏电阻保持在一定值不再变化。PTC加热器利用热敏电阻的

独特特性来提供热量。当车内需要供暖时，PTC加热器在控制电路的控制下工作。

1）直接加热空气。直接加热空气供暖系统主要由PTC加热器、鼓风机、风道及

控制系统组成。将PTC加热器布置于传统汽车暖风芯体的位置，当PTC加热器通

电加热后，PTC加热器散热片使其周围的空气升温，通过鼓风机吹出的空气将

患。Model-X、荣威E50、欧拉黑猫等采用高压PTC加热器直接加热空气的方式。

2）间接加热空气。间接加热空气供暖系统由PTC加热器、电动冷却液泵、车内

散热器、暖风水管、鼓风机、通风管道、风阀和膨胀罐等组成。PTC加热器工作

时，电动冷却液泵启动，冷却液经PTC加热器加热后流入车内散热器，通过鼓风

机使空气与车内散热器进行热交换，经过车内散热器的空气变热，温度升高，通

过风道送到车厢，达到加热的目的。埃安系列、比亚迪汉、比亚迪宋、哪吒U、

欧拉白猫、欧拉好猫等采用的是PTC间接加热空气的制热系统。采用这种方法特

点是系统比较复杂，热效率较低，但安全性较高。

2.2.2热泵空调系统

汽车热泵空调系统是在制冷空调系统上加装四通换向阀。热泵空调系统通过

四通换向阀的切换来实现制冷与制热功能。其主要原理也是通过蒸汽压缩循环，

与制冷不同的是，供热时，蒸发器与冷凝器功能互换，热量由车外搬运到车厢内。

相较于PTC加热器供暖，热泵空调系统供热效率高，节能效果好。热泵空调相比

于PTC加热器，可大幅降低能耗，增加汽车的冬季续航里程，但热泵系统低温制

热效率低且成本偏高，因此，使用热泵系统的汽车空调一般采用PTC辅助热泵系

统进行加热。当热泵系统供热量不能满足车厢内温度时，PTC加热器在控制电路

控制下投入工作，将对热泵系统吹出的温度较低的空气进一步加热，以满足车厢

内供暖需要。当热泵系统制热量能够满足车厢内温度要求时，PTC加热器停止工

作。今后随着低温热泵技术的不断突破，热泵空调的应用将越来越广泛。随着热

泵空调技术的发展，新型制冷剂如二氧化碳、R1234yf作为汽车空调制冷剂也会

不断应用到热泵系统中。1）直接式热泵空调系统。直接式热泵空调系统一般采

用三换热，通过阀门的切换来进行制冷和制热模式的切换。加热时通过车内散热

器与PTC加热器直接对空气进行加热。2）间接式热泵空调系统。间接式热泵空

调系统通过热交换器，将热量先换到冷却液中，再通过冷却液泵将热量泵送到暖

风换热器中进行热量交换，通过冷却液加热空气对车厢内进行加热。

2.3通风系统设计

汽车空调通风系统用于将车外的新鲜空气引进车内，并通过净化装置对空气

进行清洁，以提高车厢内空气的洁净度的要求，实现通风换气的目的。汽车空调

通风系统与燃油汽车一样由鼓风机、滤清器、风门及风道等组成。空气流经一条

曲折的通道，从进风口流动到出风口，然后被分配到整个乘客舱，管道系统多数

是用模压塑料制成。1）动压通风。动压通风是利用汽车行驶过程中，汽车前后

形成的压力差来进行自然通风的方式。当车辆移动时，车辆外面的一些地方产生

正压，一些地方产生负压，空气入口位于正压处，排风口位于负压处，通过压力

差让空气流动。当车处在静止或低速行驶状态时，通风效果较差。2）强制通风。

强制通风系统中，使用鼓风机强制空气流过汽车。进气和排气一般与动压通风的

风口在相同的位置。强制通风风量大，可依据不同需要选择不同的送风量，在送

风过程中需要消耗一部分电能为鼓风机转动。强制通风在送风过程中不受车速的

影响，任何情况都能满足送风要求。3）综合通风。综合通风结构相对复杂，既

包含动压通风又包含强制通风。能够在满足通风需要的前提下，节省电力，经济

性好，提高汽车的续航能力。

结束语

随着汽车技术的不断发展，人们对汽车各方面性能要求也越来越高。在追求

续航能力、动力性、安全性和操作性的同时，对舒适性也提出了更高的要求。汽

车是我国汽车工业发展的重要方向，随着技术的发展与国家政策的支持，在车载

网络与互联网系统发展下，汽车技术会越来越成熟，汽车空调技术也会越来越完

善。

参考文献：

[1]徐辉,李文峰.浅析汽车空调系统检修课程教学设计[J].汽车维护与修

理,2021(20):8-10.

[4]瞿美姣,陈刚桦.汽车空调系统模块化产品平台设计[J].时代汽

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