摘要：对于新一代的环保型汽车，混和动力电动车，由于其本身动力较小，所以能够提供给压缩机的动力十分有限。因此拥有一套节能高效、性能可靠的空调系统对混合动力汽车很有必要。本文首先对汽车空调进行了简要的介绍，然后通过各种客车空调系统的布置特点分析，对混和动力电动车空调系统的选型进行探讨。
关键词：汽车空调 设计选型 混合动力
近年来，能源和环保问题成为汽车技术发展的焦点，也成为影响汽车业发展的关键因素，各种替代能源的出现，为汽车空调业提出了新的课题与挑战。对于新一代的环保型汽车，如电动、混合动力、燃料电池和其它的低排放车辆，由于本身动力远小于传统动力车辆，能够提供给空调系统的动力极为有限。因此必须通过提高汽车空调系统的效率来减轻汽车的动力负担。纯电动汽车受其关键技术影响在短期内难于实现重大突破，在应用上受到限制；混合动力电动汽车将是最有可能和最快实现市场化的新车型。混合动力车属于电动汽车，采用传统的内燃机和电动机共同作为动力源。混合动力系统的最大特点是油、电发动机的互补工作模式。这使得混合动力车在单一工况或遇到堵车时的油耗和排放等要远远低于内燃机驱动的车，可达到节省燃料
50%，排放下降约80%。而与纯电动车、燃料电池电动车两种电动车相比，混合动力车在续行里程、动力性能、使用方便性等方面具有一定优势，所以更具商业价值和量产可能。未来新型空调系统的开发必须适应汽车新技术的变化。
1、一般汽车空调的布置及分类
按驱动压缩机的动力源的不同，客车空调系统可分为独立式和非独立式两大类。其中，独立式又可细分为底部分置式、整体式、顶置式和内置式； 非独立式又可细分为内置式和顶置式。
1.1 独立式
独立式空调采用辅助发动机作动力源，其最大特点是制冷效果不受汽车行驶速度的影响，但空调系统的体积和质量较大，布置较复杂，制造与使用成本较高。独立底部分置式空调的动力机组与制冷装置分置两侧，分别独立的与车架连接。这种空调系统主要适用于发动机后置、的大中型客车，多安装在前、后轴之间。这种形式轴荷分配合理并且安装较方便，不影响整车外观造型，但是送风管路较长，增加了送风阻力并且低地板客车无法布置。动力源由
辅助发动机和压缩机组成一体，可根据客车的实际情况布置，安装位置比较灵活，车型适用性强。但由于动力机组要占用较大的空间，不利于低地板城市客车的布置，影响了其在城市客车中的使用。独立整体式空调是把辅助发动机、压缩机、蒸发器和冷凝器通过传动轴、皮带、管道组合成一个整体，并全部装配到一个机架上。这种空调系统各部件没有任何形式的组合和可变性，安装位置不灵活。由于现代城市客车多采用中低地板结构，因此较难布置。
1.2 非独立式
非独立式空调利用汽车发动机直接驱动压缩机运转，噪声与振动相对较小，维护简便。但是压缩机会消耗部分发动机功率，制冷量也会随着车速的变化而变化。对于城市客车而言，非独立式空调的压缩机通过V汽车车顶架型皮带传动获得动力。为得到较大的安装和维修空间，发动机后置的客车更有利。非独立顶置式空调是将蒸发器、冷凝器组合布置在车顶上，压缩机可由发动机带动，也可与辅助发动机组成动力压缩机组。非独立顶置式空调可通过调整顶置部分的安装位置使整车获得比较合理的轴荷分配；送风管道短，沿途流量损失小，车内气流分布较均匀；冷凝器处于车顶，远离尘土灰石，冷凝效果好；不占用车内的有效空间；制冷管路较长，且要穿过车身，增加了安装难度； 由于蒸发器、冷凝器凸出外露于车顶，使整车的高度
增加，对外观造型和重心高度有一定影响；车顶密封防漏较复杂。非独立内置式空调的蒸发器安装在车厢后部或分成几组置于车厢内顶的两侧，冷凝器多装在车身侧围裙部。这种布置方式不影响整车外观造型；车顶无需开孔、洞，防雨密封性好；送风管道短，气流沿途压力损失小；内置的蒸发器要占用较大的车内空间，限制了其在城市客车上的使用。
2、混合动力系统空调装置简述
混合动力汽车主要由三种结构方式：串联式，并联式，串并混合式。其中串联方式与电动汽车的结构非常相似，其设计比较简单，但是，其能源转换的次数比较多，造成能源损耗较多；并联方式，传动效率很高，但是有部分能量不能实现回收，因此，适合在高速公路和城市道路上行驶；混联方式能够最佳的利用能源，但是结构比较复杂，而且造价计比较高。
2.1 串连式
串联式HEV动力传动系的结构组成如图1所示，通常发动机与发电机集成为一个总成，即辅助动力单元APU。
由于串联式HEV动力传动系中的发动机与汽车驱动轮之间无机械连接因而具有独立于汽车行
驶工况对发动机进行控制的优点。该结构尤其适合于燃气轮机、斯特林发动机等。但串联式HEV动力系统的综合效率较低，这是因为发动机输出的机械能先转化为电能再由电能转化为机械能用来驱动汽车和带动压缩机，所有能量经过两次转换，中间能量损失必然较大。
2.2 并联式
并联式HEV动力传动系的结构组成如图2所示。
在并联式HEV动力传动系中，发动机与电动机可以分别独立地向驱动轮提供动力，没有串联式中的发电机。并联式混和动力系统中的空调压缩机由发动机通过皮带轮带动，因而汽车空调的运行状况不可避免的受到汽车运行工况的影响。
2.3 混联式
混联式混和动力系统中串联分支与并联分支都始终处于工作状态，而由行星齿轮传动在串联分支和并联分支间进行发动机输出能量的合理分配。此结构可通过发电机对串联分支实施各种各样的控制，同时又可通过并联分支来维持发动机与驱动轮间的机械连接，最终实现对发动机的转速控制。
混联式综合了串、并联两种布置方案的优缺点，具有最佳综合性能，但系统组成庞大，传动系布置困难。另外，实现串、并联分支间的合理切换对控制系统和相关控制策略也提出了很高的要求。
3、混和动力电动车空调系统的选型空调系统选型的合理与否对客车的总体布置、乘坐舒适性和使用成本都有较大影响，同时关系到制冷能力能否充分利用。在选择混合动力车空调系统时，需要结合车型的总体布置、技术条件，全面分析，合理选择，使空调系统在满足使用的前提下，能最大限度地发挥效能，达到节能环保的目的，提高产品竞争力。
3.1 城市客车空调系统
现代城市客车都采用了后置式大功率发动机，其比功率、比扭短超过10kW/t和60N·m/t，具有足够的动力驱动空调压缩机；没有专门用于驱动压缩机的副发动机，价格低，故障少，能降低车辆的制造与使用成本；各地公交优先、公交专用车道的实施，使城市客车运营速度有了较大的提高，不少城市的城市客车平均运营速度已达到35～40km/h，这有利于非独立式空调系统制冷量的稳定；非独立顶置式空调能有效保证低地板的实施。由此可见，应当首选非独立顶置式空调系统。
混合动力车属于电动汽车，采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用热能和电能两套系统开动汽车。这使得混合动力车在任何工况下空调系统仍然能够工作并且燃油消耗量、尾气排放量等要远远低于仅靠汽、柴油内燃机驱动的车。
综上所述，城市客车应选择串连式混合动力系统，并采用非独立顶置式空调系统。
3.2 轿车空调系统
传统空调系统的压缩机由曲轴通过皮带驱动，而混合动力轿车轿车的空调压缩机（见图3）由空调逆变器驱动，也就是说，轿车的空调系统不依靠发动机的运转而工作。
它具有以下优点：（1）发动机熄火，空调系统不受任何影响。（2）空调与发动机的运转各自独立，空调的运转不会降低发动机的动力性。（3）实际油耗下降。（4）电动水泵能够在发动机熄火时向加热器供热。譬如丰田普锐斯轿车的电动压缩机比传统的压缩机体积小40%，质量轻50%，可将压缩机直接安装到发动机上。
参考文献
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[2]eiichi Watanuki and Tadao Murata. Fuzzy-Timing Petri Net Model of Temperature Control for Car Air Conditioning System.
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[4]陈江平.国外汽车空调系统技术发展趋势.《制冷学报》，2002年第4期.
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