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汽车空调技术发展现状与趋势解析

发布时间[2017-2-9]
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近期,盖世汽车记者针对目前汽车空调发展现状、趋势及升级解决方案等采访了吉利、长安等车企相关专家,对于汽车空调系统技术上的变化和未来发展走向,专家们观点主要总结为以下几个方面:

1、  汽车产业的发展和消费升级使人们对于空调的要求越来越高。如制冷制热的时间要进一步缩短;智能调控的应用;之前是单温区,现在要求双温区或多温区……,要兼顾到消费者的个性化需求。

2、  汽车空调有几个部件如空调压缩机、鼓风机、冷凝风扇是产生NVH问题的源头,而此问题也是市场抱怨的焦点,目前这一情况已经得以改善。

3、  随着人们对车内空气质量的关注度提高,近年越来越多的空气净化技术在实车上进行搭载,改善舒适度和清洁度将是未来竞争的一个方向。

4、  空调作为车内“能耗大户”,占发动机功率的20%,在燃油限值日益苛严下,如何降低功耗,让燃油更经济对于汽车空调系统来说将是一大挑战。轻量化、高效节能成为企业关注重点。

5、  电动车的发展对汽车空调来说又是一大新的课题。有民间组织曾测试零摄氏度开空调和不开空调情况下,续航里程下降的幅度在50%左右,因此在采暖制冷情况下如何提高续航里程的问题有待解决。

整体来说,汽车空调正在向着轻量化、高效化且满足电动车方向发展,由提升性能到提升效率上进行转变,这就势必会引起关键部件、设计工艺和材料应用等方面的变化。

高效空调促使新工艺及新材料开发和应用

目前,欧美一些国家已经出台相关法规鼓励高效空调技术的应用。日本也在研究类似制度法规,我国汽车空调协会近年一直主张和呼吁高效空调相关鼓励制度,然因诸多原因进展不是很顺利,不过迫于节能减排压力,车企在此方面已经开始着手和努力,不断尝试采用新的工艺、设计、材料等。

汽车空调系统主要有以下几个部件组成:汽车空调压缩机、冷凝器、节流膨胀结构、蒸发器、管路。以上汽车空调核心部件中,能耗提升主要体现在压缩机和冷凝器上。

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在压缩机上,目前已有车企借鉴家用空调“变频”节能原理,对其进行“变排量控制”,使之处于最佳的转速状态,从而提高能效比。而对于冷凝器,据介绍,因该部件对空调的能效影响较大(达40%),在效率提升空间上相对也比较大,目前一些新的工艺和技术手段正不断被研发和应用。

世界上唯一一家专注于热传输轧制铝材的公司——格朗吉斯(Gränges)发布了一份《汽车空调冷凝器技术白皮书》,该白皮书中提到了目前行业内较为推崇的冷凝器折叠扁管技术,我们采访期间了解到:与目前通常采用的挤压扁管不同,折叠扁管充分利用多层复合材料的性能优势,实现管壁减薄;且内部流道可不完全隔绝,以提升换热效率。值得一提的是,该工艺对生产场地要求较低,设备投资相对较小。不过,因为管壁减薄,该工艺对材料的可靠性、成型及耐腐蚀性等对提出了更高要求。格朗吉斯铝业(上海)有限工程师徐坤豪表示,“在防腐机理方面,采用折叠扁管的冷凝器与挤压管有明显差异,不会发生翅片脱落。又因为轧制复合铝材相比挤压铝材防腐性能及强度有较大提升,根据我们的计算,实现相同的产品特性,折叠扁管壁厚可以减薄25%左右。”据悉,目前该司所开发的新一代翅片合金SSR可以解决翅片减薄后的钎焊难题。此外,徐坤豪表示,折叠扁管还可以搭配非复合翅片使用,进一步降低冷凝器制造成本。

新能源车发展引发空调技术新变革

除了传统的节能减排技术外,新能源车尤其是电动车的发展,对于空调的设计亦提出较大挑战, 因采暖方式不同,空调的设计、结构、理念亦发生较大变化,迫使企业不得不采取新的解决方案。

针对电动车开空调情况下所导致的热量损失,家用空调中的热泵技术被引用到了汽车空调上。长安汽车空调研究所所长游典指出,热泵技术将是汽车空调的一个大的趋势,但是目前有很多技术难题还在攻克中,需要一定时间。此外,其表示,无论是混动汽车还是电动汽车空调,控制系统的复杂程度会大大增加,因为工程师要精确的计算花一度电如何达到较高的利用率或者要考虑怎么将综合的能量回收起来为我所用等。“现在提到最多的一个词是热管理,也即是将空调系统和动力总成放在一起统筹设计,变成整车的热管理系统,未来空调系统会被热管理系统包含其中,而热管理系统跟整车的关联度也会越来越紧密,重要程度会高度凸显。”

而上海交通大学制冷与低温工程研究所陈江平教授在接受盖世汽车记者采访时表示,电动汽车空调方面,冷凝器的改动较大,需要单独开发。当采用热泵供暖时,冷凝器原有的功能发生变化——制冷的时候要当冷凝器用,制热的时候要当蒸发器用,这就导致里面的换热结构、流道布局跟之前完全不同。此外,设计思路也会有差异,单做冷凝器的时候是对外散热,设计思路是越来越紧凑,翅片排的越来越密,而做蒸发的时候排密则会结霜。

综上所述,汽车空调未来不再仅仅是为人们提供舒适性的车用配置,节能减排形势所迫及汽车技术的快速发展,给予较大技术挑战的同时也使其面临更多的提升空间和机遇。在去年9月举办的第九届Gränges技术研讨会上,来自各大主机厂、零部件企业以及材料供应商等,对此进行了积极的探讨,并分享了相关最新解决方案,而部分专家亦呼吁,希望行业能够多些合作,少些恶性竞争,共促行业快速、健康、持续发展。

本文版权为盖世汽车所有,欢迎转载!请务必注明出处(盖世汽车)及作者。

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