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纯电动汽车空调系统的工作原理


  纯电动汽车没有发动机给空调系统提供动力源,也没有发动机余热进行采暖,因此不能直接使用传统的汽车空调系统,需要电能作为动力源。这样,蓄电池不仅要提供行驶所需动力,还要为空调系统提供能量。据了解,空调制热消耗的电能约占电动汽车整车消耗能量的33%。因此,研发符合电动汽车的新型空调系统显得尤为重要。

  涡旋压缩机是一种容积式压缩的压缩机,压缩部件由动涡旋盘和静涡旋组成。其工作原理是利用动、静涡旋盘的相对公转运动形成封闭容积的连续变化,实现压缩气体的目的。

  主要用于空调、制冷、一般气体压缩以及用于汽车发动机增压器和真空泵等场合,可在很大范围内取代传统的中、小型往复式压缩机。

  两个具有双函数方程型线°对置相互啮合,其中动涡盘由一个偏心距很小的曲柄轴驱动,并通过防自转机构约束,绕静涡盘作半径很小的平面运动,从而与端板配合形成一系列月牙形柱体工作容积。

  利用排气来冷却电机,同时为平衡动涡旋盘上承受的轴向气体力而采用背压腔结构,另外机壳内是高压排出气体,使得排气压力脉动小,因而振动和噪声都很小。

  涡旋盘上开背压孔,背压孔与中间压力腔相通,从背压孔引入气体至背压腔,使背压腔处于吸、排气压力之间的中间压力。通过背压腔内气体作用于动涡旋盘的底部,从而来平衡各月牙形空间内气体对动涡旋盘的不平衡轴向力和力矩。

  涡旋压缩机在主轴旋转一周时间内,其吸气、压缩、排气三个工作过程是同时进行,外侧空间与吸气口想通,始终处于吸气过程,内侧空间与排气口想通,始终处于排气过程。涡旋压缩机的特点:优点:相邻两压缩室压差小,可使气体泄漏量减少。由于吸气、压缩、排气过程是同时连续进行,故压力上升速度较慢,因此转矩变化幅度小、振动小;同时没有余隙容积,故不存在引起容积效率下降的膨胀过程。无吸、排气阀,效率高,可靠性高,噪声低。由于采用柔性结构,抗杂质和液击能力强,一旦压缩腔内压力过高,可使动盘与静盘端面脱离,压力立即得到释放。机壳内腔为排气室,减少了吸气预热,提高了压缩机容积效率。由于压缩气体由外向内运动,可进行喷液冷却和中间补气,实现经济器运行。缺点:涡旋体型线加工精度非常高,其端板平面的平面度、端板平面与涡旋体侧壁面的垂直度须控制在微米级,必须采用专用的精密加工设备以及精确的调心装配技术。限制其应用范围:目前仅用于功率在1~15kW的空调器中密封要求高,密封机构复杂。由于无气阀,压缩腔内部会形成过压缩和欠压缩。

  发展趋势:1.涡旋体型线的研究开发:单一型线、修正型线、组合型线.扩大制冷容量:变频涡旋机、数码涡旋机、双作用涡旋机、双机共用同一机壳涡旋机等。3.扩大应用范围:开发低温用涡旋机、涡旋式真空泵、涡旋式空压机、涡旋式发动机等。4.理论研究进一步深入:计算机模拟及优化设计,建立各种模型(如各种泄露模型、传热模型、摩擦损失模型等)排气孔口的形状和位置,背压孔的大小、位置及背压压力的高低等,并进行动力学分析。

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