汽车空调采暖（热泵系统）是如何工作的？

汽车空调采暖系统是汽车空调系统的重要组成部分，其主要任务是提高车内温度。在传统的汽车空调系统中，采暖系统主要利用发动机冷却液或废气的余热等，在加热器芯内进行热交换，加热进入车内的空气，提高车内的温度。

汽车上应用最广泛的是非独立式水暖系统，利用发动机冷却液通过加热器时的热交换加热空气，再通过鼓风机将暖气吹入车内。

水暖式采暖系统主要由加热器、鼓风机、热水阀、通风道等组成。发动机起动后，温度未达到正常工作温度以前，节温器会关闭水泵与散热器的通道，水泵和发动机冷却液出口通道相连，冷却液处于小循环状态，发动机温度迅速升高。当发动机温度达到工作温度时，节温器接通水泵和散热器的通道，同时关闭水泵与发动机冷却液出口通道，冷却液通过散热器形成大循环。

同时，部分高温冷却液进入加热器，并通过热传导和热对流将热量传递给周围的空气，再由鼓风机将加热后的空气吹入车内。在加热器中已释放了热量后的冷却液由水泵抽回发动机，如此反复循环。

对于电动汽车空调系统而言，由于没有可利用的发动机余热，其制热可通过PTC加热器实现。PTC加热器包括PTC空气加热器和PTC液体加热器两种。PTC液体加热器采用PTC水加热器间接加热空气，保留传统空调的暖风芯体，外接一套PTC加热循环回路。PTC先把水加热，热水流入暖风芯体与冷空气换热，冷空气被加热后送入乘员舱内。整套回路布置与前舱内，避免了高压接入乘员舱内的安全隐患；加热后的水温不会烤热塑料而发出异味。但这套系统增加了PTC、水泵、管路等零部件，成本较高。此方案的缺点在于加热模式对蓄电池的消耗较大，在寒冷气候条件下，PTC加热器的使用可使电动汽车的续驶里程缩短约30%到45%，极大地影响电动汽车的续驶里程，增加电动汽车的生产成本。

PTC空气加热器采用PTC空气加热器直接加热空气，取代传统车上的暖风芯体。冷空气直接流经加热器表面，加热后送入车内。这种方案成本比较低，但由于PTC接入乘员舱内，存在一定的安全风险。此外，加热器表面温度比较高，容易将周边塑料烤热发出异味，在设计加热器的安装位置时需要留意。

热泵系统是电动汽车空调系统的设计提供了一种新的技术思路，能够制冷制热双向运行。热泵系统的原理是通过利用环境中的热能，将其转换为汽车内部的热量，从而实现制热。

热泵系统的主要元件包括热泵控制器、制冷剂温度传感器和压力-温度传感器、制冷剂截止阀、电控膨胀阀、储液干燥器、热泵换热器等组成。热泵控制器根据传感器数值执行指令，控制制冷剂截止阀和电控膨胀阀等执行器，实现制冷、加热和混合三种不同的运转模式。其中，R134a热泵空调系统和CO2热泵空调系统是比较成熟的技术。

R134a热泵空调系统以自然空气为热源，在车内同时安装有冷凝器和蒸发器，通过四通阀等部件进行控制以实现制冷器在车舱内外的双向循环，从而达到制冷、供暖、除霜等功能。CO2作为一种自然工质，具有环保等优势，但由于其压力较高，对系统的控制提出了更高的要求，同时成本也较高。