電動汽車空調暖風系統互鎖保護電路

宋仲煜

（湖北省齊星汽車車身股份有限公司技術中心，湖北 隨州 441300）

純電動汽車的空調暖風控制系統相比于傳統燃油汽車有很大的區別，傳統燃油汽車的制熱是靠發動機冷卻水的熱量來進行，而純電動汽車的制熱要靠專用的PTC電加熱器來進行，因此純電動汽車在傳統燃油車的空調暖風控制系統上增加了PTC加熱器單獨控制電路。如果空調暖風系統控制原理設計不合理，就會使得純電動汽車的制冷和制熱系統可同時打開工作，存在一定的品質隱患。下面根據對比分析相關空調暖風系統控制原理，介紹一種簡單實用的電動汽車空調暖風系統互鎖保護電路。

1 常規汽車空調暖風系統控制原理

傳統汽車的空調暖風系統原理是：制冷由發動機傳動帶通過電磁離合器帶動壓縮機工作，制熱采用發動機冷卻水制熱，因此在駕駛室內部的室內機由鼓風機、空調蒸發器和暖風水箱組成，汽車空調暖風控制原理見圖1［1］。

不管制冷制熱都通過鼓風機送風，通過冷暖轉換風門進行冷暖風的切換，當制冷時打開A／C開關JK2，冷暖轉換風門關閉制熱腔。由于暖風水箱內的溫度不超過90℃，不會對塑料腔體外殼和冷暖轉換風門造成影響。汽車制冷時風門轉換示意圖見圖2。

2 純電動汽車空調暖風系統控制電路

純電動汽車的空調暖風系統控制不同于傳統汽車，制冷采用高壓電驅動的電動壓縮機，制熱采用高壓電驅動的PTC電加熱器［2］取代傳統汽車的暖風水箱，空調暖風系統控制原理圖也不同，電動汽車空調暖風常規控制原理圖見圖3［3］。

圖1 汽車空調暖風控制原理圖

從圖3可以看出，當鼓風機開關S10閉合鼓風機工作時，空調A／C開關、PTC加熱開關可同時閉合工作，存在一定的品質隱患，分析如下。

圖2 汽車制冷時風門轉換示意圖

圖3 電動汽車空調暖風常規控制原理圖

當制熱時，冷暖轉換風門關閉制冷腔，閉合PTC加熱開關，K5繼電器線圈得電吸合后閉合觸點30與87腳，主控VCU的V22B腳得到正極信號后，由VCU的V24D腳輸出PTC使能信號給高壓配電盒，高壓配電盒控制動力電池提供高壓電源給PTC加熱器工作制熱。

當制冷時，冷暖轉換風門關閉制熱腔，閉合A／C開關，K4空調繼電器線圈得電吸合后閉合觸點30與87腳，主控VCU的V21B腳得到正極信號后，由VCU的V24C腳輸出空調使能正極信號給K6空調主控繼電器，K6線圈得電吸合后閉合觸點30與87腳，高壓配電盒檢測到空調使能信號 （+）后控制動力電池輸出高壓電源給壓縮機，同時壓縮機內部控制器吸合動作，壓縮機開始工作制冷。

在制冷時，如果駕駛室人員誤操作將PTC加熱開關閉合，此時PTC電加熱器也會得到高壓同時制熱。由于PTC加熱器芯體發熱溫度通常高于100℃，瞬時溫度有的可能高于130℃時PTC加熱器的熱保護器才有動作，在PTC加熱器的熱保護器斷開前，封閉的制熱腔體內熱量來不及擴散，腔體內溫度急劇升高至120℃左右，對室內機塑料腔體及風門烘烤，造成風門及腔體變形，嚴重的可造成熔化起火現象。電動車制冷時風門轉換示意圖見圖4。

在制熱時，如果駕駛室人員誤操作將A／C開關閉合，此時壓縮機也會得到高壓同時制冷，封閉的制冷腔體內冷氣來不及擴散造成蒸發器結冰，損壞空調系統同時造成整車電量的損失。電動車制暖時風門轉換示意圖見圖5。

圖4 電動車制冷時風門轉換示意圖

圖5 電動車制暖時風門轉換示意圖

3 增加互鎖保護的純電動汽車空調暖風系統控制電路

上述現象在我們為東風特汽、恒天新楚風等電動車廠配套的駕駛室上都出現過，嚴重的造成塑料腔體及冷暖轉換風門熔化變形不得不更換，存在起火的品質隱患，在市場上產生很大的惡劣影響和損失。經過分析發現上述空調暖風控制系統原理圖存在一定的設計缺陷，針對故障現象筆者對原理進行了優化改進，在原來的基礎上增加了互鎖保護繼電器K7、K8，電動汽車空調暖風互鎖保護控制原理圖見圖6。

圖6 電動汽車空調暖風互鎖保護控制原理圖

當制冷時，空調A／C開關閉合，K4空調繼電器線圈得電吸合后閉合觸點30與87腳，主控VCU的V21B腳得到正極信號后，由VCU的V24C腳輸出空調使能正極信號給K6空調主控繼電器，K6線圈得電吸合后閉合觸點30與87腳，高壓配電盒檢測到空調使能信號 （+）后控制動力電池輸出高壓電源給壓縮機，同時壓縮機內部控制器吸合動作，壓縮機開始工作制冷，同時K7互鎖繼電器線圈得電吸合，K7繼電器的觸點30與87a斷開，觸點30與87閉合，斷開了低壓蓄電池電源與PTC加熱開關的聯接，此時即使閉合PTC加熱開關，K5繼電器線圈無電不會吸合，高壓配電盒檢測不到PTC使能信號，不會控制動力電池輸出高壓電源給PTC加熱器工作制熱。

當制熱時，PTC加熱開關閉合，K5繼電器線圈得電吸合后閉合觸點30與87腳，主控VCU的V22B腳得到正極信號后，由VCU的V24D腳輸出PTC使能信號給高壓配電盒，高壓配電盒控制動力電池提供高壓電源給PTC加熱器工作制熱，同時K8互鎖繼電器線圈得電吸合，繼電器的觸點30與87a斷開，觸點30與87閉合， 斷開了低壓蓄電池電源與空調A／C開關的聯接，此時即使閉合空調A／C開關，K4、K6繼電器線圈無電都不會吸合，高壓配電盒檢測不到空調使能信號，不會控制動力電池輸出高壓電源給空調壓縮機工作制冷。

4 小結

綜上所述，不管電動汽車的空調系統進行制冷或制熱時，都不會因為車上人員的誤操作而造成品質故障問題的出現，筆者認為該互鎖保護控制電路簡單實用，提高了電動汽車空調暖風系統的可靠性，提出來供大家參考。