2023年中國燃油汽車空調系統（汽車空調壓縮機）行業細分市場全產業鏈發展戰略研究

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（1）燃油汽車空調系統的組成及制冷原理：

①燃油汽車空調系統的組成：燃油汽車的空調系統由壓縮機、冷凝器、儲液干燥罐、壓力開關、膨脹閥、蒸發器、系統維修接口等組成，其中壓縮機是汽車空調系統的心臟，其作用是壓縮制冷劑，向制冷系統輸出源源不斷的動力。

燃油汽車空調系統的構成分析

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燃油汽車空調系統各主要部件作用分析

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中金企信國際咨詢公布的《燃油汽車空調系統市場專項調研及投資前景可行性預測報告（2024版）》

（2）汽車空調系統的制冷原理：汽車空調系統的制冷原理為利用制冷劑（雪種）的物理變化，通過壓縮、放熱、節流、吸熱4個環節不斷循環，從而達到降低車廂溫度的目的。電動汽車和燃油汽車空調系統的制冷原理相同。

壓縮過程：通過空調壓縮機將制冷劑壓縮成高溫高壓的氣體。

放熱過程：高溫高壓的氣體通過冷凝器時，熱量通過冷凝器上的鋁管和鋁片釋放到大氣中，為了更好地散熱，都會在冷凝器后面增加散熱風扇，提高散熱效率，經過散熱后，高溫高壓的氣體會變為低溫高壓的液體。

節流過程：液體通過儲液干燥罐進行過濾，將制冷劑中的水分和金屬粉末吸附下來，流出純凈的液體制冷劑高壓液體制冷劑進入膨脹閥，管路變大，壓力減少，溫度降低，制冷劑以霧狀進入蒸發器。

吸熱過程：在蒸發器中的制冷劑繼續由液體轉化為氣體，在轉化的過程中，需要吸收大量的熱，從而將蒸發器周圍的空氣降溫，變成冷空氣，鼓風機將冷空氣吹進駕駛室。空調系統四個環節周而復始地進行，從而達到降低車廂內溫度的效果。

中金企信國際咨詢公布的《2024-2029年中國汽車空調壓縮機行業市場調查及投資戰略預測報告》

（3）電動汽車空調系統的組成及工作原理：電動汽車與燃油汽車空調系統最大的區別在于采用不同驅動類型的壓縮機，其他部件區別不大。傳統燃油汽車的空調壓縮機采用發動機帶動的機械傳動。目前電動汽車的空調壓縮機的驅動方式主要分為非獨立式電驅動、獨立式電動驅動和混合驅動方式。非獨立式電驅動主要通過皮帶輪由主驅動電機提供動力，此時雖然可采用傳統的燃油汽車空調壓縮機的結構，但不能實現空調的獨立控制，影響汽車的動力性能，一般電動汽車不采用這種方案。獨立式電驅動主要通過獨立的電機提供電源，一般采用同軸驅動的方案，這樣使得結構緊湊，體積較小，便于控制。混合驅動主要通過主驅電機和獨立電機共同提供動力，可保證在汽車在行駛時，采用皮帶傳動主驅電機動力源，在交通堵塞時，通過獨立電機驅動，但該方案結構復雜，應用范圍較小。因此目前電動汽車空調壓縮機主要采用獨立式電驅動方案。

電動汽車空調系統主要采用電力驅動，其使用的壓縮機被稱為電動壓縮機。為了提高性能，電動汽車空調系統將電機、變頻器與壓縮機組裝成一體，形成全封閉結構，要由渦旋式壓縮機、三相永磁同步電機、高壓電源線、變頻器、通信接口、制冷劑輸出口、制冷劑輸入口、殼體等部件組成。不同車型壓縮機的工作電壓不同，一般在直流電壓200～700V之間。

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相較于傳染燃油汽車空調壓縮機，電動壓縮機主要新增部件為電機和變頻器。電動壓縮機工作工程中，動力電池向壓縮機變頻器供電，動力電池提供高壓直流電，而三相永磁同步電機為交流電機，由變頻器將直流電轉化為交流電，向三相永磁同步電機輸出交流電，三相永磁同步電機帶動渦旋式壓縮機運轉，將低壓氣體制冷劑壓縮成高壓氣體，渦旋式壓縮機工作原理與燃油汽車內渦旋式壓縮機工作原理一致。

（4）汽車空調壓縮機的類別：汽車空調壓縮機的種類很多，根據工作原理的不同，空調壓縮機可以分為定排量壓縮機和變排量壓縮機。根據工作方式的不同，空調壓縮機一般可以分為往復式和旋轉式，常見的往復式壓縮機有曲軸連桿式和軸向活塞式，軸向活塞式壓縮機有斜盤式和擺盤式兩種；常見的旋轉式壓縮機有旋轉葉片式和渦旋式。

1、按工作原理劃分：

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A、定排量壓縮機：定排量壓縮機的排氣量是隨著發動機轉速的提高而成比例地提高，其不能根據制冷負荷的大小自動改變排氣量，而且對發動機油耗的影響比較大。它的控制方式一般通過采集蒸發器表面或出風口的溫度信號，當溫度達到設定的溫度，壓縮機電磁離合器電路切斷，壓縮機停止工作。當溫度升高后，電磁離合器電路接通，壓縮機開始工作。定排量壓縮機也受空調系統壓力的控制，當系統管路內壓力過低或過高以及發動機冷卻液溫度過高時，發動機控制單元都會自動切斷壓縮機繼電器控制信號（對壓縮機起保護作用），使壓縮機停止工作。

B、變排量壓縮機：變排量壓縮機可以根據設定的溫度自動調節功率輸出。空調控制系統不采集蒸發器表面或出風口的溫度信號，而是根據空調管路內壓力的變化信號控制壓縮機的壓縮比來自動調節出風口溫度。在制冷的全過程中，壓縮機始終是工作的，制冷強度的調節完全依賴裝在壓縮機內部的壓力調節閥來控制。當空調管路內高壓端的壓力過高時，壓力調節閥縮短壓縮機內活塞行程以減小壓縮比，這樣就會降低制冷強度。當高壓端壓力下降到一定程度，低壓端壓力上升到一定程度時，壓力調節閥則增大活塞行程以提高制冷強度。

（2）按工作方式劃分：

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A、曲軸連桿式壓縮機：曲軸連桿式壓縮機的工作過程可以分為4個，即壓縮、排氣、膨脹、吸氣。曲軸旋轉時，通過連桿帶動活塞往復運動，由氣缸內壁、氣缸蓋和活塞頂面構成的工作容積便會發生周期性變化，從而在制冷系統中起到壓縮和輸送制冷劑的作用。在缸蓋上部設有兩個單向閥片，活塞下行時，活塞頂部的空腔增大，進氣閥片打開，將低壓制冷劑吸入；當活塞上行時，活塞頂部空間減小，排氣閥片打開，制冷劑被加壓后排出。

曲軸連桿式壓縮機是第一代壓縮機，它應用比較廣泛，制造技術成熟，結構簡單，而且對加工材料和加工工藝要求較低，造價比較低。適應性強，能適應廣闊的壓力范圍和制冷量要求，可維修性強。曲軸連桿式壓縮機主要缺點包括：一是壓縮機體積大而重；二是因為只有一個或兩個活塞，排氣另一個是排氣不連續，排氣氣流易波動，且工作時有較大的振動；三是無法適用于高速運轉。在小型汽車中很少應用曲軸連桿式壓縮機，目前大多應用在客車和卡車的大排量空調系統中。

B、軸向活塞式壓縮機：軸向活塞式壓縮機可以稱為第二代壓縮機，常見的有斜盤式和擺盤式壓縮機，這兩種壓縮機的氣缸均以主軸為中心布置，活塞運動方向與壓縮機的主軸平行，活塞的軸向往復運動都是靠主軸帶動斜盤或楔形傳動板轉動時產生的軸向推力使活塞運動。

斜盤式壓縮機又稱為雙向活塞式壓縮機，主要部件有主軸、斜盤、活塞、進排氣閥片等。當主軸驅動斜盤旋轉時，活塞槽與斜盤邊緣通過鋼球軸承承，斜盤的旋轉帶動活塞做軸向移動，活塞前后兩端與殼體組成兩個空腔。活塞軸向移動時，一個空腔容積增大，可以吸入低壓的制冷劑；相反，活塞另一頭的空腔容積減小，制冷劑被高壓排出。主軸旋轉一個循環，所有活塞前后的兩個氣缸分別完成一個工作循環。

斜盤式壓縮機比較容易實現小型化和輕量化，而且可以實現高轉速工作。它的結構緊湊，效率高，性能可靠，在實現了可變排量控制之后，目前廣泛應用于汽車空調。

擺盤式和斜盤式同屬于軸向活塞式壓縮機。它們之間的不同是擺盤式的活塞運動屬單向作用式，而斜盤式的活塞運動屬雙向作用式，所以有時又把它們分別稱作單向斜盤式壓縮機和雙向斜盤式壓縮機。

C、旋轉葉片式壓縮機：旋轉葉片式壓縮機的氣缸形狀有圓形和橢圓形兩種。在圓形氣缸中，轉子的主軸與氣缸的圓心有一個偏合距，使轉子緊貼在氣缸內表面的吸、排氣孔之間。在橢圓形氣缸中，轉子的主軸和橢圓中心重合。旋轉葉片式壓縮機主要由轉子、葉片、缸體等組成。轉子上的葉片將氣缸分成幾個空間，當主軸帶動轉子旋轉一周時，這些空間的容積不斷發生變化，制冷劑蒸氣在這些空間內也發生體積和溫度上的變化。旋轉葉式壓縮機沒有吸氣閥，因為葉片能完成吸入和壓縮制冷劑的任務。如果有2個葉片，則主軸旋轉一周有2次排氣過程。葉片越多，壓縮機的排氣波動就越小。作為第三代壓縮機，由于旋轉葉片式壓縮機的體積和重量可以做到很小，易于在狹小的發動機艙內進行布置，加之噪聲和振動小以及容積效率高等優點，在汽車空調系統中也得到了一定的應用。但是旋轉葉片式壓縮機對加工精度要求很高，制造成本較高。

D、渦旋式壓縮機：渦旋式壓縮機可以稱為第四代壓縮機。渦旋式壓縮機是一種借助于容積的變化來實現氣體壓縮的流體機械，這一點與往復式壓縮機相同。渦旋式壓縮機的主要零件動渦旋盤的運動，是在偏心軸的直接驅動下進行的，這一點又與旋轉式壓縮機相同。渦旋式壓縮機的壓縮腔形狀及其變化，既不同于往復式壓縮機，又不同于旋轉式壓縮機，故將其稱為新一代容積式壓縮機。作為一種新形式的壓縮機，渦旋式壓縮機具有如下優點：

a、結構簡單、體積小、重量輕，相比于其他形式的壓縮機，體積減小約40%，重量減輕約15%；

b、機械效率高，吸入過程無高壓氣體的膨脹影響；

c、壓縮腔的工作與進、排氣孔口獨立，因此無需設置控制進、排氣的閥門；

d、幾個壓縮腔同時壓縮，從而顯著降低了載荷波動，減小噪音。

渦旋式壓縮機以其結構緊湊、高效節能、微振低噪以及高可靠性等優點，在小型制冷領域獲得越來越廣泛的應用，因此成為壓縮機技術發展的主要方向之一，也被公認為是最適合新能源汽車的壓縮機機型，是目前新能源汽車中最常用的壓縮機機型。渦旋式壓縮機主要由動渦旋盤、靜渦旋盤、主軸、支架體、偏心塊、電機轉子和電機定子等組成。

動、靜渦旋盤是渦旋式壓縮機的核心零部件，由同一基圓漸開線在垂直方向上拉伸得到。裝配過程中，將動、靜渦旋盤相對旋轉180°并錯開一定距離對置差裝在一起，渦旋壓縮機的偏心主軸與電機轉子設置為一個整體，通過滑動軸承與動渦旋盤連接。電機工作時，驅動主軸轉子轉動，將動力傳遞給動渦旋盤，使其在防自轉機構的約束下作平面回轉運動。運行過程中，動、靜渦旋盤之間形成數對封閉的月牙形壓縮腔，渦旋壓縮機依靠壓縮腔容積的連續變化實現氣體的壓縮過程。

如下圖所示，為渦旋式壓縮機一個工作循環的壓縮過程示意圖，表示了主軸轉角四個時刻（0°、90°、180°、270°）的工作腔氣體壓縮情況。吸氣腔隨主軸的轉動而逐漸打開，工質被吸入，進入吸氣腔的工質隨轉角的增大而增大。當主軸轉角為0°時，吸氣腔剛好關閉，進入的工質量達到最大值，圖中所示黑色表示此時的吸氣容積為吸氣腔容積的一半（對稱的月牙形中的一個），吸氣結束。隨著主軸繼續旋轉，動渦旋盤在主軸的帶動下繞靜渦旋盤旋轉，工質被動渦旋盤推著向排氣腔移動，壓縮腔容積逐漸縮小，圖中主軸轉角90°、180°、270°對應的黑色部分表示。如此周而復始，完成渦旋壓縮機對工質的壓縮。

各類型空調壓縮機對比分析

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