电动汽车具有高效行使能源和低碳排放的好处，近年来商场份额不息擢升。目前电动车舱采暖众应用PTC 加热技巧，会形成续航里程首要衰减，热泵技巧因为具有较高的性

电动汽车具有高效行使能源和低碳排放的好处，近年来商场份额不息擢升。目前电动车舱采暖众应用PTC 加热技巧，会形成续航里程首要衰减，热泵技巧因为具有较高的机能系数(COP) 而成为行业的推敲热门。本文综述了近年来电动汽车热泵空调冷媒比如R134a、R1234yf、R744 和同化冷媒的推敲转机，并对各样冷媒的前景和研发目标实行了研商和瞻望。

1. 浙江省化工推敲院有限公司；2. 含氟温室气体替换及掌管管束国家核心实习室；3. 中化蓝天集团交易有限公司

为了应对石油能源弗成再生、境况污染等题目，开荒电动汽车成为汽车行业的肯定趋向。相较于守旧燃油动力车，电动汽车具有境况污染小、噪声低、可接管制动和下坡能量以普及能源行使率的好处。因为电动汽车没有带动机动作空调压缩机的动力源，也不行供应汽车空调冬天制热用的热源，需求行使车载蓄电池实行采暖，而纯依赖PTC 电加热会使电动车续航里程裁汰35%以上。于是，怎样正在保险电动汽车畅速性的同时，行使热泵空调体例实行高效热约束成为一个亟待办理的题目。

分歧于广泛家用热泵空调，电动汽车热泵空调常采用三换热器的体例，以有用办理除霜除雾切换为制热形式时带来的车前窗“闪雾”题目，正在确保空调机能的底子上，普及行驶的和平性，三换热器的电动汽车热泵体例流程图如图1所示。电动汽车热泵空调的机能受到众种要素的影响，比如冷媒的采用、冷媒充注量、蒸发器和冷凝器选型、压缩机转速及排量、体例布局形势等。此中，冷媒的采用对热泵体例打算和机能起到闭节效率。

电动汽车热泵空调体例最常用的冷媒为R134a。2006 年，欧盟议会正式通过了舍弃含氟气体的法则，章程自2011 年起新开荒车型放手应用R134a，2017 年起再造产车辆放手应用R134a。霍尼韦尔、杜邦、英力士、山东东岳化工、姑苏联氟化学等公司和各高校均展开了相应推敲。目前，各样替换制冷工质各有其优欠缺，美国主推HFO 类物质R1234yf，欧洲推重自然制冷工质CO2，雷诺-日产定约采用将R445A动作汽车空调制冷工质，除此除外，汽车空调的替换冷媒还囊括R152a、R290 等，表1 为常睹电动汽车热泵空调冷媒的基础物性。本文从冷媒特征及行使于汽车热泵空调的机能、存正在的优欠缺及可行性等方面，先容电动汽车空调冷媒的推敲转机。

R134a具有无色、无毒、弗成燃、粘度低、汽化潜热高、比热大等特征，是目前成长中国家汽车空调中最常用的冷媒。但其温室效应潜能值高（GWP=1300），正面对减少，且不适当欧洲MAC指令中汽车空调冷媒GWP＜150的央求。

Direk 等通过实习推敲了以R134a 为使命流体的汽车热泵（AHP）体例机能。推敲结果显示，压缩机转速、境况温度是影响体例机能的重要要素，睹图2和图3。冷凝器和蒸发器㶲处捣乱是由冷媒与气氛间的均匀温差惹起的，应正在热调换器进取行改革。

Qin 等打算了一种冷媒喷射气氛源热泵体例，与守旧体例比拟，冷媒喷射体例的热容量普及了27%。当车内进风温度较高时，更大的喷油孔面积有利于普及车内进风加热才略。

因为R134a 存正在比容跟着境况温度消重而敏捷推广、单元容积制热量较低的题目，境况温度消重会形成体例压缩机功率和COP 明显消重，于是应用R134a 热泵的电动汽车仍需装备辅助加热体例。

R152a 冷媒的临界温度略高于R134a，临界压力与R134a 贴近。R152a 的上风正在于GWP 值较低（138），其重要缺陷正在于其和平等第为A2，存正在可燃性。

Ghodbane对汽车空调中的局限冷媒实行了机能斗劲和热评议，结果注明，R152a 体例比R134a 体例具有更好的传热特征和更低的压降，压缩机排量肖似，R152a 体例的压缩机放电温度更高。

Direk 等选用环保冷媒R152a 和R444A 动作R134a替换冷媒用于汽车空调时，对两者实行了制冷干系机能实习推敲。结果注明，沟通工况下，R152a 的制冷量和COP 均高于R444A 和R134a，R152a的捣乱介于R134a和R444A之间。

综上所述，相较于R134a 体例，R152a 体例的COP 更高，具有更好的传热特征和更低的压降，但压缩机排气温度的普及也会影响压缩机耐久性和润滑油宁静性。目前的推敲众采用二次回道体例（图4）来避免冷媒与搭客舱直接接触，以确保应用的和平。目前暂未有R152a 用于电动汽车热泵的报道。Scherer 等实习得出，应用R152a 热泵体例辅助加热可明显裁汰守旧汽车客舱预热时光。

R1234yf 的热物理性子与R134a 近似，经测试，其制冷量以及COP 等机能参数也与R134a 邻近，可直接替换现有汽车空调中的R134a，且R1234yf毒性略低于R134a，存正在薄弱可燃性。

Vaghela对R1234yf 和其他几种工质实行了热力学仿线%。

Aral 等开荒了一个实习性的汽车空妥洽热泵体例，对R134a 和R1234yf 冷媒热机能实行了测试。正在热泵形式中，R1234yf 制热才略略高于R134a，COP 均匀低3.6%，成果低于R134a。

Zou 等打算了带二次流体轮回的R1234yf热泵测试体例。实习结果显示，R1234yf热泵体例的制热才略和COP 与R134a格外贴近，普及电子膨胀阀开度有利于普及加热机能，低室外境况温度下R1234yf体例制热才略消重彰彰。

因为R1234yf与R134a机能贴近，R1234yf替换R134a只需对体例作小的调度。但R1234yf与R134a都存正在制热才略不敷的题目，当境况温度等于或低于-10 ℃时，需求装备采用PTC加热。

CO2（R744）冷媒境况机能优异、不燃无毒、运动粘度低、本钱低。因为CO2正在低境况温度下制热机能优异，近年来CO2热泵成为该范围的推敲热门。

Kim等将CO2热泵体例用于燃料电池汽车的冷却和加热。通过对蒸发器和散热器实行改革，供暖才略推广了35%～54%，COP推广了16%～22%。

2018 年，王丹东等[23]正在最低为-20 ℃的境况温度下推敲了CO2汽车热泵的机能。蒸发温度每消重5 ℃，R134a 和CO2的吸气密度分辩均匀消重18%和15%，低温下，CO2工质的热泵体例流量、制热量均高于R134a，睹图5。

通过对体例元件和轮回形式实行打算，采用CO2工质的电动汽车热泵体例比守旧采用R134a的体例机能更优异，但其不敷之处正在于临界温度低（仅31.1 ℃）、跨临界轮回压力高（7.4 MPa）、压比小、减省耗损大，其压缩机和热泵体例本钱高。

R290（丙烷）属于自然工质，无毒、代价低廉，具有优异的环保机能、热力学机能和电绝缘机能，化学性子宁静，对金属无腐化效率。其欠缺是正在气氛中爆炸极限领域为2.1%～9.5%（体积百分比），存正在燃爆不妨。

Shi等[24]对电动汽车热泵体例中的冷媒R134a、R407C、R290实行了表面判辨。仿线 体例的制热才略明显普及了51.3%，COP普及了3.7%。

Liu 等推敲了室外境况温度、室内轮回气氛比、压缩机转速、室内风量流量和室外风量对电动汽车丙烷挪动式热泵体例机能的影响。结果显示，室外温度和室内风量流量对体例COP 影响较大。

综上所述，室外境况温度正在-10 ℃以上时，从机能和本钱方面探究，R290热泵体例不妨是电动汽车的最佳办理计划。仍存正在的题目为R290 正在R134a 压缩机中测试时压缩机耗功偏高，COP 略低，需求进一步打算消重耗功的R290 专用压缩机；R290 的使命压力略高于R134a，需求对结合橡胶软管的体例实行优化，以承担压力；R290 的燃烧温度凡是正在600 ℃以上，其辐射通量跟着流量的增大而明显推广，为预防R290 燃爆，需求打算一系列的和平提防方法。

R410A 的轨范沸点为-51.6 ℃，相较于R134a（沸点为-26.2 ℃）加倍适合行使于低温工况，常用于空移用截止阀、球阀等阀件，起密封效率的O形圈原料氢化丁腈橡胶（HNBR）与R410A 及其冷冻油兼容性优越。

陈凯胜等测试了R134a、R407C、R410A 对热泵空调制热机能的影响。正在境况温度为-15 ℃时，仅R410A 工质能使车室内温度上升到18 ℃，睹图6。

吴会丽等从表面判辨和实习测试两方面临比R410A 与R134a 的冷媒特征及低温机能。实习结果注明，正在沟通两器摆设下，R410A 热泵汽车空调体例可能裁汰压缩机排量和冷媒灌注量，同时低温制热量有大幅度擢升，睹图7。

R410A 已有成熟的电动汽车热泵体例，制热制冷机能均可满意电动汽车需求，但其GWP 值很高，为2088，面对减少。R410A 动作冷媒时体例运转压力略高，需求开荒相应高耐压的闭节元器件，譬喻电磁阀、蒸发器、冷凝器等。

R445A的沸点为-21.5℃，燃烧性较弱，正在-20℃工况下机能优越。Raabe[30]通过分子模仿对冷媒同化物R445A的气液均衡、密度和粘度实行了预测。

Devecio lu等[31]正在蒸发温度分辩为-5 ℃和5 ℃，冷凝温度分辩为30 ℃和60 ℃的条款下，对R1234yf、R444A 和R445A 冷媒实行热力学评估。结果显示，R445A 的制冷量高于R1234yf，但COP低于R1234yf。

Musser 等[32]用同化冷媒R134a/R744(配比为94％/6％)取代R445A（R1234ze(E)/R134a/R744 配比为85%/9%/6%）展开实习。创造正在室外境况温度为-20 ℃～-10 ℃时，R134a/R744 体例比R134a体例的制热量高15％～50%；正在室外温度为-20 ℃时，R134a体例无法寻常使命，而R134a/R744 体例还可能得回快要3.5 kW 的热量。结果睹图8。

综上所述，目前R445A 电动汽车热泵归纳机能不足R1234yf 和R744，但其燃烧性低、低温下制热机能杰出以及对热泵体例部件央求较低，是一种潜正在的替换工质。

王秋实等展开了R1234yf/R134a配比为56/44（即R513A）和配比为89/11 的混配工质的制冷制热工况实习。制冷工况下，境况温度调度对最佳电子膨胀阀开度影响不大；制热工况下，随工况温度的消重，对应最佳膨胀阀开度消重。张耘等[8]推敲了正在分歧压缩机转速、分歧同化比例下R134a/R32同化冷媒正在汽车空调中的制热机能。相关于R134a 体例，同化冷媒空调体例制热量推广约14.0％～17.1％，COP 擢升4.3％～14％。

俞彬彬等对CO2、R41 和几种CO2-R41 共混物正在汽车空妥洽热泵体例中的行使机能展开推敲。结果注明，随CO2质料分数的推广，体例制热量逐步增大，COP 逐步减小，压缩机功率和冷媒质料流量均增大，结果睹图9。

为满意电动汽车冷媒央求，近年来同化冷媒慢慢成为推敲热门，常用的组元有R134a、R1234yf、R32、R152a、R290、R744 等，通过采用上风互补的规定来增加单工质的范围性，从而使同化工质两全热物性、环保和和平性。

理思的电动汽车热泵空调冷媒央求为：零ODP 值、低GWP 值、无毒、弗成燃、制冷制热轮回机能优异、原料易得且本钱低廉。目前电动汽车热泵空调冷媒群众采用R134a，但因为其GWP 值为1300，远高于欧洲等重要国家对冷媒GWP 值的局限，正在出口方面受限，同时当外界温度较低时，R134a体例制热量衰减彰彰，于是开荒高效环保的电动汽车热泵冷媒迫正在眉睫。目前推敲热门集合正在R1234yf 和CO2，这两种冷媒因底子物性特征，分辩存正在制热机能不敷和排气压力过上等欠缺，首要影响其大领域行使。

正在计谋法则的促使下，冷媒替换主流是应用自然冷媒、HFOs 及其同化冷媒，目前的电动汽车热泵冷媒仍存正在范围性，无法满意理思冷媒的央求。鉴于单工质的开荒难度大，以及专利局限等要素，通过上风互补开荒新型环保同化冷媒是有用的应对方法，也是该范围的成长趋向之一。

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