一种电动汽车温度调节方法
【技术领域】
[0001]本发明属车辆加热、冷却、通风领域，具体涉及一种电动汽车温度调节方法。
【背景技术】
[0002]近年来电动车辆包括封闭式的电动三轮车、电动代步车、电动汽车等以实惠便捷的优势在市场上得到了普及发展。现有纯电动汽车内设置了一套“电池-电控-电机”的驱动系统，停车时电池用外电网电源的电能充电,减速制动时车辆动能还可回收到电池；而油电混合动力汽车是将“电池-电控-电机”系统与传统的“油箱-化油器-发动机”系统相结合，电机在部分时候代替或辅助发动机工作，发动机就很少再工作在低效率区间，发动机的剩余动力还可以给电池充电，减速制动时车辆动能也可经发电机转换成电能回收到电池。广义上，电动汽车包括纯电动、混合动力、燃料电池汽车。这些电动汽车行驶所需的能量全部来源于车载电池或燃料，而电池容量有限、寿命有限、充电很慢、重量过大、价格过高，再给空调提供电能就非常困难，电池被公认是新能源汽车行业的技术瓶颈；混合动力汽车除电池性能不佳之外，空调系统开启后消耗车载能量也使其百公里油耗依然较高。
[0003]而从市场上纯电动汽车类的实际产品来看，要么不装空调，要么空调不能长时间开启，要么开启空调耗能较多影响续行里程，其温度舒适性无法很好地满足用户需求。在全球绝大多数国家和地区，尤其是在酷热或严寒地区，空调系统消耗电池电能过多严重阻碍了电动汽车的应用发展。比如我国的低速纯电动汽车，在山东、河南、河北较好地进行了普及推广，但是在东北、南方以及国外的严寒、酷热地区，由于空调耗能过多，车内温度舒适性差，市场销量被成倍地限制。
[0004]以纯电动汽车举例，缺陷具体如下:
[0005]1.电池作为蓄电单元如果为空调系统提供大量电能，就会使电动汽车的续行里程缩短1/4-1/3，单个的行程以及全寿命周期内整车的动力性能将持续下降很多。
[0006]2.电池如果为空调系统提供大量电能，其充放电循环次数就会更多，寿命就会缩短，电池更换成本也相应增加。
[0007]3.外部电源先给电池充电，再从中取出直流电给空调供电，环节多，效率低。
[0008]4.如果为了满足空调用电，装载太多的电池，就会造成车辆整备质量过大、耗能更多，电池和整车价格也会更高，更换电池的成本也较高。
[0009]5.如果不安装或不开启空调系统，车内人员在严酷的气候条件下，会感觉酷热或者非常寒冷，驾乘的温度舒适性就很差。
[0010]6.减速制动发电后给电池充电，再从中取出直流电给空调供电，环节多，效率低。
[0011]7.减速制动能量回收时，电池有时并不很缺电，所以不能再吸收很多能量，造成能量回收比例较低，能量回收自由度受限。
[0012]8.减速制动能量回收时，即使电池缺电，但电池的电化学反应难以在瞬间快速吸收车辆巨大的物理动能，造成能量回收比例较低，并且冲击伤害电池。
[0013]9.减速制动能量回收时,车速低于一定速度,反充电的电压低于一定值时,能量就无法很好地转换升压而不得不白白浪费。
[0014]10.能量回收制动方式所占的比例如果过小，传统的耗能制动方式所占比例及总成尺寸就会很大；所占的比例如果过大，则能量回收制动装置的成本也会增加。
[0015]11.驾乘人员刚进入车内时，车内很热或者很冷，需要开启空调系统一段时间后才能使车内环境舒适，开启电池供电的空调会消耗过多的电池电能。
[0016]12.电动空调压缩机一般单独由专门的电机带动，再加上专门的驱动器，成本较闻。
[0017]13.电动汽车无论是使用铅酸还是锂离子电池，都不能使电池在最佳工作温度下运行，电池低温时充放电能力大打折扣，高温时不安全，寿命也会大大缩短；其中铅酸电池在低温时很难充进电，并且放电量也较少，高温时温度每增加8-10度，寿命会减半；锂离子电池在低温时，充电会造成损坏，高温运行也较危险。
[0018]14.电池难以实现快充。其原因，一是充电的电化反应是放热的，铅酸电池充电初始阶段的大电流使得电池易过热、失水或热失控，充电后期充电电压较高也易造成电解水和热失控，夏天这种情况最严重，快充损害电池性能及寿命；二是冬天电化学活性大大降低，虽然不易造成电解水和热失控，但充电很困难、很慢。同样的，锂离子电池高低温时也很难实现快充。目前现有的所有快充技术大多损伤了电池性能、消耗电池寿命，故从未实现真正的大规模推广。
[0019]15.电动汽车难以实现快速充电，而用户有时急着去办理事务，电池充不满就开车出行，最后电池亏电的概率很大，电池寿命较短。
[0020]16.大部分电动代步汽车“没有空调，或者开窗，或者只有风扇”就形成了其与传统汽车的最大功能差异和缺陷，所以销量难以持续扩大。
[0021]其他各混合动力车型同理，如果靠车载能源带动空调，其电动模式下的续行里程、动力性能、温度舒适性以及电池寿命、重量、价格等指标就很难再优化；混动模式下的油耗、排放以及制动能量回收比例与匹配特性等也同样难再优化。
[0022]有关燃油车辆蓄能空调这方面的技术确实很多，而没得到推广的原因有四，一是燃油车如果驳接电源进行蓄冷蓄热，停车地点必须有电源，甚至要有充电网络，这一点最不方便；二是即使有外电源，而多了插拔电缆的环节就较不方便；三是空调蓄能需要时间，车辆难以做到随用随走，着急开车出行，如果空调蓄能不足，会严重影响行程中的温度舒适性；四是燃油车有很强的续行能力，长距离行驶如果蓄能空调容量不大，就仍需依赖发动机来继续给空调供能，发动机带压缩机的机构就难以舍弃，两套系统的成本合计就较高。而这些情况是基于油价还不足够高而存在的，所以几乎都沿用“发动机带动压缩机”的传统空调系统。
[0023]但是环能危机使得新能源车辆方兴未艾，尤其是低速电动汽车在我国量产已既成事实，在细分市场上有了大批量的实际产品，空调问题就凸显出来了，车辆没有发动机但能在网充电，而电池性能较差，所以蓄能空调就成为了必然的技术路线，因为电动汽车只要可充电，就可利用电网为空调蓄能，这一点是必然跟随而至的。而本质上空调蓄能和电池蓄电相比性价比如何是核心问题，两者所用的电费价格是一样的，但蓄电的电池作为容器太贵了，并且常需更换。2013年12月30日《日经技术在线》网站报道了《纯电动汽车用起来到底怎么样？》的文章，提出“随着EV(电动汽车)时代的到来，有一项技术被重点提出。那就是蓄热技术。”，“为将来用于EV，作为汽车相关行业研发目标之一的蓄热密度为低温区(O?100°C )“1000kJ/kg”。当然，使用大量蓄热材料就能大量蓄热，但配备于汽车的话，最好能以尽量小的重量和体积大量蓄热。因此，作为未来目标，提出了 1000kJ/kg的目标值。当然这并不是能立即实现的值，“1000”这个数字只是目前的挑战目标。”，“对全球技术趋势非常敏感的欧美风险企业也在自主推进研究开发，不难想象，围绕蓄热技术将展开激烈的技术竞争。在不久的将来，如果研究开发取得成功，就能减少EV续航距离因暖气和冷气问题而大幅缩短的担心。蓄热技术不但是促进EV普及的一大契机，还将成为与蓄电技术联动解决能源问题的核心技术。”一文章阐明了电动汽车空调必须依蓄能密度更高的材料，证明了本人之前多年研究的蓄冷/蓄热技术路线是正确的。文章提出的蓄能密度目标为“O?100C -1000kJ/kg”，比日常生活中比热最大的物质水的O?100°C -420kJ/kg蓄能密度高出1.38倍，该文章也承认这种材料还未开发出来。但是我们应当看到1000kJ/kg的目标是笼统地针对高级电动汽车的一次续行里程来说的，实际看市场这一端，我国低速电动汽车用户并不需要这样高的指标，其平均单、双向行程仅为3公里、6公里左右，用户大多只是用其接送孩子、买菜购物、走亲访友；实际上我国山东、河北、河南销售的低速电动汽车大多没有空调，用户也能基本接受，夏天开窗或开小电扇，冬天多穿衣服，也能基本解决凉爽及御寒问题，只是更进一步有空调当然更好，空调性能越好，越能在气候更严酷的地区推广。由此蓄热/蓄冷密度指标比水增加0.5-1倍也是能产业化的，但这一目标，单纯仅依靠水作为蓄冷蓄热介质并不可行，仍找到一些巧妙的新方法组合辅助也不是没有可能。
[0024]综上所述，现有新能源汽车空调所需的能量完全取自车载能源的方法严重影响了车辆行驶性能、温度舒适性、电池寿命、整车价格，电池的温度环境较差，且很难实现无损伤快速充电，刹车能量回收率也不高。目前市场上仍未见到既能节约大量车载能源，又能以低成本方式巧妙解决这些问题的产品、技术和方法。
【发明内容】
[0025]本发明针对现有技术空调耗费电池能量以及电池高温寿命短、低温容量低、高低温充电速度慢等的不足，提供了一种巧妙、廉价的电动汽车温度调节方法。
[0026]基本技术方案是:车辆内设置有电池、电控、电机、车桥并顺序连接构成动力系统，还设置有制冷/制热单元包括电阻加热体、半导体空调或压缩机空调，还设置有车内环境单元包括驾驶室内的空气和车身内饰，所述车辆外设置有电源连接并为所述电池充电，在这些现有基础上，创新之处在于三个技术点的组合:所述电源还连接并驱动所述制冷/制热单元；所述制冷/制热单元连接并为所述蓄冷/蓄热单元、电池、车内环境单元进行制冷或制热；继而所述电源断电后，所述蓄冷/蓄热单元或电池连接并向所述车内环境单元释放冷量或释放热量。其中所述电源是便携式充电器、车载式充电器也是可以的，本质上只要所述电源为所述制冷/制热单元、电池都提供电能就都属于等同替代的范畴。方案中核心的技术点是所述制冷/制热单元连接并为所述蓄冷/蓄热单元、电池、车内环境单元进行制冷或制热，所述车内环境单元、电池、蓄冷/蓄热单元本质上都属于蓄冷/蓄热的物质，但是是“必须同时设置出来”，且是“组合使用”的，形成组合式发明，以应对不同季节环境温度下的不同使用要求，比如在季节环境温度不太恶劣时，就仅使用其中的一者或两者，在季节环境温度恶劣时，使用其中二者或三者。
[0027]夏天停车时，所述电源在连接并为所述电池充电的同时，所述电源还连接并为所述制冷/制热单元提供电能，驱动所述制冷/制热单元运转而为所述车内环境单元、蓄冷/蓄热单元、电池制冷，也就是吸收所述车内环境单元、蓄冷/蓄热单元、电池的热量。这样，一可让所述车内环境单元凉爽，二可让所述蓄冷/蓄热单元蓄冷，三可给所述电池降温使其运行在较低的温度而延长所述电池寿命，四可给所述电