大众e-golf热泵系统架构与成本分析

热泵不是一个零部件,而是一个系统,与汽车空调制冷系统可以共用很大一部分零件。热泵的工作原理也比较简单:气体的温度会随着气体压力的增加而增加。用力压气体(温度增加),然后让其冷却,再让其膨胀,就可以得到更冷的气体。可以认为热泵的工作原理与空调系统暖风工作时相反,高温高压的制冷剂流过冷凝器时,释放的能量直接进入外环境;而高温高压的制冷剂流过热泵的热交换器时,制冷剂释放的热量进入乘员舱。

所以,需要选择一个合适的气体,通常为HFC134a或HFO1234yf,具有合适的沸点,将其冷却时,会变成液体,膨胀时又变回气体,以吸收更多的热量。

e-golf 热泵系统架构与工作模式

e-golf的热泵系统可用于实现乘员舱的制冷和加热功能。除去与传统燃油车都具有的压缩机,散热器,干燥器等外,热泵主要零部件包括:热交换器(2)、管和软管(4)、控制单元(1)和结构件(3),如下图。e-golf共有3个热交换器,2个在乘员舱HVAC中,另外一个在发动机舱。

大众e-golf热泵系统架构与成本分析

 

 

e-golf热泵主要零部件

e-golf热泵的工作原理如下图所示,左侧为冷却液回路,右侧为热泵系统回路。

冷却模式:

大众e-golf热泵系统架构与成本分析

Air conditioning (cooling) mode

在系统处于冷却模式时,压缩机Compressor将制冷剂输送到→乘员舱内的冷凝器Interior condenser,再进入→车前部的冷凝器,在这里空气冷却制冷剂,必要时风扇会辅助冷却;之后,制冷剂进入→膨胀阀,膨胀压力降低,温度降低;温度低的制冷剂再进入→蒸发器evaporator,在这里蒸发从车内吸收热量,从而冷却乘员舱。

制冷剂返回压缩机,循环工作。

加热模式(从空气中吸热):

大众e-golf热泵系统架构与成本分析

Heating( air hot-source mode)

通过阀开闭的调整(见图上),压缩机将制冷剂送到→乘员舱内的冷凝器,与冷却模式不同,此时,制冷剂进入→蒸发器,并以与冷却模式相反的方向进入→车前的冷凝器,之后,进入→膨胀阀,冷却,从车外部吸收热量;然后,返回→压缩机,制冷剂被压缩机加热,随后进入→乘员舱冷凝器,在这里向乘员舱放热。

加热模式(利用冷却回路余热):

大众e-golf热泵系统架构与成本分析

Heating (coolant hot-source mode)

在这种情况下,会再分两种热来源:一是PTC加热器,加热冷却液,热泵系统回路从蒸发器出来的制冷剂从加热的冷却液中吸收热量,然后再进入压缩机,再进入乘员舱冷凝器,放热;这种情况一般出现在车子刚启动;二是,再车子已经行驶很长一段时间,电机电控等产生了热量,冷却回路通过这些热加热,热泵系统从加热后的冷却液吸收热量。其他的工作基本相同。

加热模式(同时从空气和冷却回路吸收热):

大众e-golf热泵系统架构与成本分析

Heating(dual hot-source mode)

处于该模式时,从上图可以看出,热泵会同时从空气(经由车前的冷凝器)和冷却液吸收热量,其他地方的工作原理基本相同。

主要零部件件与成本

根据Munro的拆解分析可知,e-golf热泵的主要零部件如下:

大众e-golf热泵系统架构与成本分析

总的估计成本见下表:

大众e-golf热泵系统架构与成本分析

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