電子愛(ài)好者網(wǎng)報(bào)道(文章 / 梁浩斌）自 1939 2008年，第一次在汽車(chē)上安裝踏板制冷后，空調(diào)燃油車(chē)到電動(dòng)車(chē)，空調(diào)系統(tǒng)也發(fā)生了很大的變化。

“新能源化”壓縮機(jī)

在傳統(tǒng)的燃油車(chē)中，制冷壓縮機(jī)主要依靠發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶，即使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，也可以運(yùn)行。由于電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，壓縮機(jī)需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

與此同時(shí)，由于電動(dòng)汽車(chē)對(duì)排熱的需求很大，包括電池、電機(jī)、主驅(qū)逆變器、BMS 等待排熱，而這些零件的散熱除了傳統(tǒng)的風(fēng)冷外，還需要壓縮機(jī)來(lái)參與這部分的散熱。

此前，當(dāng)一些機(jī)構(gòu)在夏季對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行極端測(cè)試時(shí)，艙內(nèi)空調(diào)的降溫效果并不好。主要原因是空調(diào)系統(tǒng)在高溫環(huán)境下壓力增大。為了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要優(yōu)先排出電池組、電機(jī)和逆變器。

由于優(yōu)先級(jí)不同，壓縮機(jī)功率有限，導(dǎo)致電瓶車(chē)座艙空調(diào)在極高溫環(huán)境下降溫效果不佳。

除制冷外，制熱方面也有差異。因?yàn)槿加蛙?chē)的能量轉(zhuǎn)換效率較低，一般都會(huì)有近距離。 50% 能量是通過(guò)熱量釋放出來(lái)的，所以在冬天，這些“廢熱”可以轉(zhuǎn)換成空調(diào)的暖氣，運(yùn)送到駕駛艙。

但是在電動(dòng)汽車(chē)上，主驅(qū)電機(jī)配合逆變器的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 90% 上述，動(dòng)力電池在不同的條件下發(fā)熱不穩(wěn)定，這也意味著要回收這些關(guān)鍵部件的熱量來(lái)加熱就更難了。

所以在早期的電動(dòng)汽車(chē)中，空調(diào)制熱是選擇的。 PTC 加熱相當(dāng)于在制冷的基礎(chǔ)上加熱元件加熱吹出的氣體。雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但這種加熱方式能耗高，會(huì)嚴(yán)重影響車(chē)輛的續(xù)航里程。

因此，目前中高端電動(dòng)汽車(chē)已基本普及熱泵空調(diào) PTC 輔助系統(tǒng)。在傳統(tǒng)壓縮機(jī)制冷循環(huán)的基礎(chǔ)上，熱泵空調(diào)通過(guò)換向閥等換熱器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制冷制熱模式的轉(zhuǎn)換。一些熱泵空調(diào)系統(tǒng)也有余熱回收通道，可以回收電池、電機(jī)和逆變器的廢熱。

現(xiàn)有的熱泵空調(diào)可以分為三種類(lèi)型。第一種是蒸汽壓縮熱泵系統(tǒng)，是在傳統(tǒng)的蒸汽壓縮制冷循環(huán)的基礎(chǔ)上，通過(guò)換向閥轉(zhuǎn)換制冷制熱模式，實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)制熱功能。但當(dāng)室外環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)，這種熱泵系統(tǒng)效率低下，在北方冬季零下10度以上的前提下，可能基本無(wú)法加熱。

噴射補(bǔ)氣熱泵系統(tǒng)是一種高效的熱能轉(zhuǎn)換技術(shù)，它通過(guò)噴射器(增壓器)來(lái)提高系統(tǒng)的性能，以解決冬季環(huán)境溫度過(guò)低的加熱條件。一些排氣的高溫高壓氣體在噴射補(bǔ)氣熱泵中被引導(dǎo)到噴射器。噴射器將這部分排氣與蒸發(fā)器產(chǎn)生的低溫低壓制冷劑混合。高能排氣導(dǎo)致混合制冷劑溫度和壓力升高，但整體壓力仍然低于壓縮機(jī)出口的壓力?；旌蠚怏w進(jìn)入冷卻器，釋放更多的熱量，提高系統(tǒng)的加熱效率。與此同時(shí)，由于高速氣流引起的噴射器低壓區(qū)域，可以吸引更多的蒸發(fā)器側(cè)制冷劑進(jìn)入冷卻器，增加系統(tǒng)的循環(huán)。

噴射補(bǔ)氣式熱泵系統(tǒng)的復(fù)雜性明顯提高，成本也更高。

此外，還有余熱回收熱泵系統(tǒng)，是在上述熱泵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加余熱回收通道，可以將電池、電機(jī)、逆變器等部位的低溫?zé)徂D(zhuǎn)化為向車(chē)內(nèi)空調(diào)供暖的熱能?？梢岳斫鉃檫@些熱量可以用來(lái)幫助熱泵工作，降低系統(tǒng)的能耗。

然而，隨著回收余熱管道的增加，系統(tǒng)的復(fù)雜性得到了進(jìn)一步的提高，并且對(duì)系統(tǒng)的控制方法有很高的要求。

隨著高壓平臺(tái)的發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)壓縮機(jī)

在電動(dòng)車(chē)中，壓縮機(jī)不僅用于汽車(chē)駕駛艙內(nèi)的空調(diào)，還與整車(chē)三電系統(tǒng)的散熱有關(guān)，因此運(yùn)行功率較大。比如春秋兩季壓縮機(jī)的功率消耗一般在 300～1000W, 夏冬天多在 1000～2500W。所以，壓縮機(jī)作為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵部件，便集成到整車(chē)的高壓系統(tǒng)中，由核心電池組直接供電。

舉例來(lái)說(shuō)，以前電動(dòng)汽車(chē)的平臺(tái)電壓基本上是 400V 上下，相應(yīng)的電動(dòng)汽車(chē)壓縮機(jī)額定電壓均為 400V 水平。而且最早使用 800V 保時(shí)捷電壓平臺(tái) Taycan，由于供應(yīng)鏈問(wèn)題，最早只能采用。 400V 通過(guò)額外的壓縮機(jī)， DC-DC 給壓縮機(jī)降壓供電。

在電動(dòng)汽車(chē)中，由于空間限制，壓縮機(jī)通常是一個(gè)多合一的系統(tǒng)，就像驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一樣，主要包括電機(jī)、機(jī)械渦流結(jié)構(gòu)和用于控制的功率模塊。

在 400V 在時(shí)代，壓縮機(jī)通常是以壓縮機(jī)為基礎(chǔ)的 IGBT 的 IPM 但是現(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)的平臺(tái)電壓正在向前發(fā)展 800V 開(kāi)發(fā)，并且已大規(guī)模應(yīng)用。所以壓縮機(jī)，也需要像主驅(qū)一樣，使用 SiC 功率器件。

尤其在較輕負(fù)荷的情況下，壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)， SiC MOSFET 與硅相比，導(dǎo)通消耗 IGBT 較低，因此在低負(fù)荷場(chǎng)景下效率明顯提高。

基于致瞻科技的數(shù)據(jù)， 800V 因?yàn)殡妷浩脚_(tái) 1200V IGBT 設(shè)備及反并聯(lián)二極管開(kāi)關(guān)的損耗特性較差，SiC MOSFET 方案的優(yōu)勢(shì)更加明顯。在輕載的前提下，整體消耗只是傳統(tǒng)消耗。 IGBT IPM 策略的 11%～但是在輕載條件下，17%變成了 23%～27% 上下。

所以我們可以看到，近幾年電動(dòng)汽車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)的發(fā)展 800V 在發(fā)展過(guò)程中，基本都會(huì)采用。 SiC MOSFET 器件。

總結(jié)：

在電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展過(guò)程中，由于驅(qū)動(dòng)形式的不同，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈將比燃油汽車(chē)固定的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有更多的機(jī)會(huì)。包括壓縮機(jī)在內(nèi)，我們可以看到近年來(lái)電動(dòng)汽車(chē)使用的傳統(tǒng)家電巨頭、美的、海信等商品正在加速布局，量產(chǎn)上車(chē)。

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