未来汽车空调系统的技术方案

1、未来汽车空调系统的技术方案未来汽车空调系统的技术方案Technical Options For Tomorrows Motor Vehicle Air Conditioning Systems上海三电贝洱汽车空调有限公司上海三电贝洱汽车空调有限公司Shanghai Sanden Behr Automotive Air Conditioning Co., Ltd 2022-5-19- 2 -汽车空调重要性汽车空调重要性The Importance of Vehicle Air Conditioningw 作用：制冷、加热、除霜、除雾、空气过滤、 湿度控制等w 目的：1.使车厢环境舒适怡人，四季如

2、春。 2.过滤车厢内的灰尘和过敏性物质。 2022-5-19- 3 -当前的汽车空调技术当前的汽车空调技术Current Technology to Heat and Cool Vehicles w 由于蒙特利尔协定，现在空调系统的制冷剂使用HFC-134a 来代替CFC-12 。w 汽车空调系统利用发动机燃烧所产生的多余的热量对车厢加热和除霜。w 如今高效率的汽油和柴油汽车所产生的多余热量逐渐减少，而电动、混合燃料汽车等节能汽车都以牺牲驾驶里程和性能作为代价进行空调运行。一般的电动空调系统以牺牲50%的运行能力进行工作，使其无法达到从前的运输要求。2022-5-19- 4 -提高能量效率的重

3、要性提高能量效率的重要性The Importance of Energy-Efficient Air Conditioningw 对于现在市场上的电动、混合燃料动力、燃料电池、小排量的汽车来说，都无法象过去燃油汽车那样提供足够的能量进行加热和制冷。w 对于普通的汽车来说，改进设计、零件和服务程序都可以减少温室气体和其他污染物的排放。w 目前使用的空调系统占到汽车总CO2排放量的2-10%，在未来的使用高效发动机的汽车中所占比例更大。w 温室气体的排放发生在汽车生产、使用、报废等每一个环节中。如果一辆汽车使用较长时间的话，生产和报废所造成的排放只占总排放的很小一部分。效率低的汽车需要使用更高比例

4、的能量用于空调的运行。w 汽车可以通过使用特殊的车窗玻璃减少太阳辐射，改善车身提高汽车的密封性，这样可以减少空调系统所需要的能量。 2022-5-19- 5 -HFC-134a 的优点：的优点： the advantage of the HFC-134a w 对臭氧层的影响较小，影响潜能仅为CFC-12的1/6。w 不易燃，低毒。w 制冷能力和能源效率和CFC-12差不多。HFC-134a 的缺点：的缺点： the disadvantage of the HFC-134aw排放温室气体，仍然对环境造成影响，使用期限受 到京都议定书的限制，正在寻找替代品。2022-5-19- 6 -直接和间接对

5、生命周期中气候性能影响因素直接和间接对生命周期中气候性能影响因素Direct and Indirect impact causes to Life-Cycle Climate Performance (LCCP)w 直接的影响因素直接的影响因素： (Direct impact causes) 空调系统的泄漏量。在给定制冷剂的情况下，取决于制冷剂的压力。w 间接的影响因素间接的影响因素： (Indirect impact causes) 1.生产制造中所耗费的能量。 2.提供理想的舒适性和系统运行时所需耗费的能量。w 直接和间接的影响因素的关系直接和间接的影响因素的关系： (the relati

6、onship of direct and indirect impact causes) 1.在通常的气候条件下，间接造成制冷剂的排放远大于直接所造成的排放量。特别是在回收和报废时所使用的回收再利用装置以及整个系统处于低泄漏的状态下犹为明显。 2.在不常使用空调的气候条件下，制冷剂的直接排放对LCCP会产生很大的影响。2022-5-19- 7 -（LCCP)减少排放温室气体直接和间接的方法减少排放温室气体直接和间接的方法Strategies for Reducing Direct and Indirect Greenhouse Gas Emissionsw减少直接排放的方法：减少直接排放的方法

7、： （Direct emissions of refrigerants can be reduced by） 1.在保养和汽车报废时，对制冷剂回收再利用。在保养和汽车报废时，对制冷剂回收再利用。 （ Recovery and recycling of refrigerant during servicing and vehicle disposal） 2.使用低泄漏率的高质量零件，低渗透率的软管，减少软管的长度，改使用低泄漏率的高质量零件，低渗透率的软管，减少软管的长度，改进连接工艺，如果可行的话，改变密封设计取代原来的压缩机轴封。进连接工艺，如果可行的话，改变密封设计取代原来的压缩机轴封。

8、（Using high quality components with low leak rates, hoses with lower permeation rates, minimal flexible hose lengths, improved connections, andwhere feasible-shifting to “hermetically sealed” designs without the need for compressor shaft seals） 3. 制冷剂充注量最小化。制冷剂充注量最小化。 （Minimizing refrigerant charge）

9、 4.改变所使用的制冷剂，其应具有更低的温室效应影响，较低的蒸汽压改变所使用的制冷剂，其应具有更低的温室效应影响，较低的蒸汽压力和渗透能力。力和渗透能力。 （Changing to a refrigerant with a lower GWP and favorable vapor pressure and permeation characteristics.）2022-5-19- 8 -(LCCP)减少排放温室气体直接和间接的方法减少排放温室气体直接和间接的方法Strategies for Reducing Direct and Indirect Greenhouse Gas Emissi

10、onsw减少间接排放的方法：减少间接排放的方法：（Indirect emissions of refrigerants can be reduced by） 1.通过增加热绝缘体、密封车厢隔绝外部的进入的空气、以及减少车厢玻璃的热传递，来减通过增加热绝缘体、密封车厢隔绝外部的进入的空气、以及减少车厢玻璃的热传递，来减少车厢热量是汽车所需要的加热和制冷量降低。少车厢热量是汽车所需要的加热和制冷量降低。 （ Lowering the amount of heating and cooling needed by increasing thermal insulation and decreasin

11、g thermal mass in the passenger compartment, by sealing the vehicle body against unwanted air infiltration, and by minimizing heat transfer through window glass） 2.控制压缩机，使其在仍然提供湿度控制的前提下，将过冷和再加热的空气量降为最小量。控制压缩机，使其在仍然提供湿度控制的前提下，将过冷和再加热的空气量降为最小量。 （Controlling the compressor to minimize over-cooling and

12、subsequent reheating of air while still providing humidity control） 3. 提高零件的性能，用来进行控制、减少摩擦力、热量保存，提高热传性能等。提高零件的性能，用来进行控制、减少摩擦力、热量保存，提高热传性能等。 （Improving the energy efficiency of components with controls, friction reduction, thermal storage, better heat transfer, and other measures） 4.减少系统零件的重量。减少系统零件的

13、重量。 （Reducing the weight of system components） 5. 使用新的制冷剂和制冷系统，达到理想的加热，制冷，除霜，除湿，除雾和湿度控制。使用新的制冷剂和制冷系统，达到理想的加热，制冷，除霜，除湿，除雾和湿度控制。 （Changing to new refrigerants and/or systems that provide better LCCP and accomplish desired heating, cooling, defrosting, demisting, defogging, and humidity control）2022-5-

14、19- 9 -汽车改进发展的重大变化汽车改进发展的重大变化Important changes include auto improvementsw 提高发动机效率 Engine efficiency (less waste heat)w 电气化 Electrificationw 混合燃料动力系统 Hybrid propulsion w 新的部件 New components 2022-5-19- 10 -汽车改进的重大变化对空调系统的新要求汽车改进的重大变化对空调系统的新要求new demands of auto air condition from important changes of

15、automotive improvementsw 增加电气配件（加热座椅，娱乐系统，电子导航系统）增加电力负荷必须采用更高的电压系统可以促使取消皮带驱动系统（发电机、压缩机、水泵与动力转向泵） 电动空调系统 封闭式的电机与压缩机 无需使用软管、轴封 实现了更好的密封1. 汽车厂商加快汽车电气化系统 Manufacturers are electrifying automotive systems 2022-5-19- 11 -汽车改进的重大变化对空调系统的新要求汽车改进的重大变化对空调系统的新要求new demands of auto air condition from important

16、changes of automotive improvementsw 效率提高、温室汽车排放少 使用更少的燃料w 一些混合汽车为了减少排放的气体 设置开关 （使其在电马达和发动机之间进行切换，减少能量消耗）2. 电动和混合燃料动力汽车负载要求 Electric and some hybrid vehicles require load scheduling 对空调系统的布置都产生新的要求2022-5-19- 12 -2大汽车厂商燃料动力汽车的区别大汽车厂商燃料动力汽车的区别the differences of hybrid vehicles of the 2 famous auto comp

17、anyw 丰田公司（TOYOTA） 通过在电动模式和发动机模式之间设置开关进行切换进行工作来达到节能的目的。当需要制冷和加热时，只能在发动机模式下运行，因为压缩机的皮带轮连接于发动机上，并且发动机运行还可以提供热量加热车厢。当汽车处于间歇式停车或缓慢减速的情况下，才将模式置于“电动”挡。w 本田公司（HONDA） 燃料动力汽车拥有一个小型的汽油发动机，与电马达输出的辅助功率一起作用运行。 本田公司采用独特的“经济模式”，即“间断式停止”模式，当挡位置于空挡时，临时关闭发动机；当至于其他挡位时，发动机将重新启动工作。当对加热和制冷有更高要求时，发动机可以连续不间断工作运行。 2022-5-19-

18、 13 -汽车改进的重大变化对空调系统的新要求汽车改进的重大变化对空调系统的新要求new demands of auto air condition from important changes of automotive improvementsw 改良热绝缘体 （车门衬垫，车窗玻璃涂膜） 减少热量吸收和传递w 减少加热和制冷负荷 直接减少能量消耗和排放 可以使用更小马力的系统 节约能源 3. 新的零件与技术可以减少加热和制冷的负荷:New component technology can reduce heating and cooling load: 2022-5-19- 14 -减少汽

19、车排放的技术选择减少汽车排放的技术选择Technology Choice for reducing vehicle air conditioning system emissions目前至少存在6种可能的技术选择：w 改进现有R134a制冷系统的性能（方法1-3）improving the performance of existing HFC-134a systems （option 1-3)w 选用其他可替代制冷剂 (方法4-6） using alternative refrigerants （option 4-6)2022-5-19- 15 -方法方法:改善维修和处理改善维修和处理HFC

20、-134a空调系统的方法空调系统的方法Option 1: Improved Servicing and Disposal of HFC-134a Systems 优势优势 (advantage )：1.目前车用空调HFC-134a的回收利用率在60%左右。估计这个比例发达国家可在 1 - 2 年内达到90% ，发展中国家可能也只需要 1 - 3年的时间。2.汽车排放量每年可以减少10KT，估计到2010年每年减少可达80KT。3. 如果广泛采用在现有的汽车上的话，对环境保护具有巨大的好处。w 方法方法 （methods )：回收和再循环利用HFC-134a ，可以减少直接对环境的影响 。在美国

21、和瑞典，这是法律所强制的。2022-5-19- 16 -方法方法2：改良：改良HFC134a系统系统 Option 2: Improved HFC-134a Systems w 方法方法 （methods)：减少充注量，减少泄漏和提高能效。优势优势 (advantage)：1.生产低泄露率的零件，有望在1-3年内解决。重新设计更高能效的空调系统，有望在2-4年内解决。生产更高质量的零件，供应商有望在2-4年内解决。2.相比CO2、HFC-152a等其他制冷系统 ，投入使用更快，成本增加不多。3.汽车平均充注量估计可以从0.9 kg 降到0.8 kg ，平均每年的泄漏量可以从0.07 kg/ye

22、ar 减到0.04 kg/year 。2022-5-19- 17 -方法方法3：封闭式：封闭式HFC-134a系统系统 Option 3: Hermetic HFC-134aw 方法方法 （methods )： HFC-134a 全密封运行系统（类似于家用的空调系统）再加上HFC-134a的 完全回收利用。 优势优势 (advantage )：1.不需要太多的技术突破。2.封闭式HFC-134a系统的实现，依赖于汽车附件电气化程度的提高或汽车转向使用更高的电压系统。3.在现在需要考虑使用高电压系统的汽车中，这一技术具有很强的吸引力，可以用在内燃机、电动和混合动力等各类汽车中。4.压缩机转速的控

23、制与发动机转速无关，可以更好的提高能效。2022-5-19- 18 -方法方法4：碳氢化合物的制冷系统：碳氢化合物的制冷系统Option 4: Hydrocarbon Refrigerants in Modified Systemsw 方法方法 （methods )：使用碳氢化合物作为制冷剂，使用二次制冷循环降低其易燃性的风险。 优势优势 (advantages )：1.相比全封闭系统和CO2制冷系统，碳氢化合物系统的技术难度较小。2. 可以改善制冷性能，提高乘客的舒适性。2022-5-19- 19 -方法方法5：低温室效应的：低温室效应的HFC-152a的制冷系统的制冷系统Option 5:

24、 Low-GWP HFC-152a Refrigerant in Modified Systemsw 方法方法 （methods )：使用HFC-152a作为制冷剂，其燃烧值只有丙烷的1/3。并使用二次制冷循环进一步降低其易燃性。 优势优势 (advantages )：1.相比全封闭系统和CO2制冷系统，技术难度较小。2. 相对于丙烷，它的燃烧产生的热量仅为丙烷的1/3， 因此HFC-152a制冷剂的可燃危险性较低。2022-5-19- 20 -方法方法6：CO2制冷剂的替代系统制冷剂的替代系统Option 6: Carbon Dioxide Refrigerant in Modified Systemsw 方法方法 （met