[实用新型]基于相变储热的电动汽车空调系统

说明书

一种基于相变储热的电动汽车空调系统，包括：进风通道；鼓风机箱，包括有鼓风机，用于从进风通道吸入冷风；相变储热箱，包括相变储热材料、加热装置、换热结构与保温结构，加热装置用作相变材料储热的热源，储热后的相变储热材料用于加热流经的工质；功能通道，连接鼓风机箱，用于传输鼓风机箱吸入的冷风；包括第一、第二、第三通道、热风通道、第一、第二暖风通道以及循环通道，热风通道与第一通道相交，使部分冷风与热风混合为暖风后输出至车内；热风通道与第三通道相交，使第三通道中的冷风与热风混合为暖风后输出至电池组，用于电池组温度调节；完成电池组温度调节作用的暖风经循环通道再接入鼓风机箱，循环利用，提高热量利用效率。

技术领域

本实用新型涉及汽车空调技术领域，尤其涉及一种基于相变储热的电动汽车空调系统。

背景技术

当今社会，传统燃油汽车带来十分严重的空气污染，同时带来了大量的石油资源浪费。以电动汽车逐步取代燃油汽车可以一定程度降低交通运输业的二氧化碳与污染物的排放，缓解我国面临的石油短缺、二氧化碳排放过量与空气污染等问题。推动电动汽车逐步取代燃油车可一定程度上解决上述问题。但目前电动汽车，电池成本较高，能量密度较低，这使得电动汽车续航里程相对不足。尤其在冬季低温环境下，电池效率降低、用热需求增大导致电动汽车续航进一步降低，其降低幅度最高可超过50％，这已经成为电动汽车推广和发展的瓶颈问题。

现有的汽车空调是暖通空调技术具体到汽车上的应用，它能维持车室内热微环境的舒适性，保持车室内温度和湿度等指标处于热舒适的标准范围内。而电动汽车与传统内燃机车的区别主要集中在制冷与制热过程。制冷过程中的差别主要为压缩机的驱动方式，传统汽车空调采用发动机提供动力而电动汽车空调采用电能驱动。制热方式二者存在原理差别。

(1)传统汽车空调制热时热源不是空调自身获取的，是由汽车的散热水箱提供，制热自身基本没有功耗损失，是通过汽车的余热完成的。只有在冬季为了在发动汽车时快速提供热风，才会短暂启动暖风机内部的加热丝。在冬季的低温工况下，外界气温越低内部热负荷越高但并不会对汽车续航产生影响。

(2)电动汽车供热方案可分为三类：PTC空调系统、热泵空调系统和余热空调系统。

①PTC(正温度系数，Positive Temperature Coefficient)空调系统中的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。PTC空调系统采用PTC热敏电阻取代传统汽车空调中的散热水箱，因此该系统可以很简洁地将燃油汽车空调系统更改为电动汽车空调系统。理想工况下PTC空调的COP为1，系统耗电量大、效率低，会显著降低电动汽车续航。

②电动汽车热泵空调系统与建筑中的热泵空调系统类似，但热泵空调制热工况下结霜严重导致制热量严重不足，且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，在挡风玻璃上结霜，会影响驾驶的安全性。

③电动汽车余热空调系统的原理是电池在放电过程中，会有一部分能量转化成热能，如果能有效的利用这部分余热，不但可以提高电池本身的效率，还可用于驱动车上空调系统来达到车室内对温度的要求。余热空调系统主要是借助热泵制冷系统对来自电池组的废热进行利用。但在低温环境下电池余热已不足以维持自身温度，更无法向车内供热。

针对电动汽车冬季低温工况下供热导致续航大幅下降的现状，为了相对稳定高效的解决这一问题，研究者们主要提出了低能耗热泵空调系统，如太阳能辅助热泵。

太阳能辅助电动汽车热泵空调系统是以太阳能作为辅助电动汽车热泵空调系统的动力源。将太阳能电池板布置在电动汽车的车顶上，一方面在夏季可以阻止太阳光的辐射通过车顶进入车内，使得空调系统的负荷减少，降低了空调系统对动力电池电量的消耗；另一方面，太阳能电池可以为整车提供电能，为电动汽车空调系统提供更多的能源。但该技术增加了整车的重量，且对于冬季供热造成续航下降的问题没有本质的改观，依然是通过增加电池容量的形式提升续航。