純電動汽車用渦旋式壓縮機常見故障分析

盧軍豪，王景松，徐柏興，程帥朋，孫 強

（鄭州比克新能源汽車有限公司，河南 鄭州 451450）

1 概述

空調系統 （圖1）是純電動汽車必備系統，而作為空調系統主要部件之一的壓縮機則是空調系統的心臟。由于整車的噪聲較小，所以就要求壓縮機的噪聲低于80分貝，而傳統車用渦旋壓縮機無法滿足這一指標要求。此外，傳統壓縮機在變排量性能、能耗以及制冷劑泄漏方面已經達到瓶頸，而純電動渦旋式壓縮機可以很輕易達到并超越上述要求。綜上，純電動壓縮機得到普及。隨著此種壓縮機市場保有量增加，出現故障比例也逐漸增多，本文主要闡述此種壓縮機出現的幾種常見故障及判斷方法。

圖1 純電動汽車空調系統

2 渦旋式壓縮機主要故障

2.1 絕緣故障

2.1.1 外部原因

壓縮機本身防水性能不達標 （IP67），可能原因如下：高低壓插接件盲孔膠塞安裝不到位或者丟失，如圖2、圖3所示。

圖2 插接件防護不到位

圖3 插接件未安裝到位

2.1.2 內部原因

1）壓縮機驅動控制器電路板燒毀。驅動控制器電子元件品質不合格或者PCB板設計不規范都有可能導致電路板燒毀，一般情況下電路板燒毀的部件為電容，導致電容燒毀的可能性原因有：①電壓極不穩定；②溫度過高；③諧波電流存在；④元器件選型不合理。

電容爆炸產生的碳粉可能會污染電路板，導致驅動控制器模塊與殼體導通，從而使壓縮機絕緣不合格，如圖4所示。

圖4 電容爆炸碳粉污染電路板

2）電機匝間短路會使繞組三相電流不平衡。匝間短路的繞組線圈中將產生很大的環流使線圈嚴重發熱，進一步破壞線圈的絕緣性能，達到整車絕緣閾值時使車輛不能夠起動。電機過載、過電壓、單相運行、絕緣材料不合格、繞組外傷及粉塵進入都會造成絕緣破損，形成匝間短路。圖5為不對稱三相電路。

正常情況下，三相直流繞組不平衡度不大于1%。可以使用微歐計測量繞組直流電阻，測量時，通過繞組的電流應不超過其額定電流的10%，通電時間不超過1min。星形連接的繞組電阻值按照公式 （1）～（3）計算：

圖5 不對稱三相電路

式中：Rmed=（RVW+RWU+RUV） ／2；RVW、RWU、RUV——分別是出線端V與W、W與U和U與V之間測得的電阻值，mΩ；RU、RV和RW——分別為各相的相電阻，單位為mΩ。

2.2 啟動失敗

壓縮機啟動幾秒后馬上停止，這樣的過程重復3次之后，整車會判定為壓縮機啟動失敗。導致此種情況可能原因有：①冷媒加注量／保有量錯誤；②膨脹閥或者管路堵塞導致系統壓力超過閾值；③電子風扇不工作或者冷凝器太臟；④蒸發器表面溫度傳感器或者控制面板等故障；⑤壓縮機總成故障 （驅動控制器或者相電流過大觸發停機保護）。

2.2.1 動渦旋盤損壞

壓縮機啟動失敗，讀取數據流，報有過流故障，將故障驅動器模塊調換到其他正常壓縮機上可以正常啟動，判斷壓縮機本體損壞導致此故障。對壓縮機本體拆解，發現壓縮機內部的動渦旋盤外部型線破裂 （圖6），壓縮機電機軸抱死堵轉，導致繞組中的感應電流大大增加，壓縮機報過流故障導致啟動失敗。

圖6 動渦旋盤損壞

2.2.2 三相不平衡或電流采樣電路異常

電動壓縮機的三相分別為U、V、W，當三相間的相電壓不平衡，即如果發生缺相時壓縮機正在運轉，它將繼續運行但會有比較大的負載電流。電機繞組很快過熱，正常情況下壓縮機會出現熱保護而停機。一般壓縮機都有相電流采樣故障報警，但是也存在三相采樣電路異常造成故障。

在排除電機本身三相冷態直流繞組阻值正常的情況下，壓縮機三相不平衡的主要原因有兩個。

1）壓縮機接線端子脫落或缺相。圖7是壓縮機電機驅動器三相線束端子，直接與壓縮機電機三相接線柱對接，若出現了三相不平衡現象，需要排查三相線接線柱與電機三相線接線柱端子對接是否正常。

2）控制模塊的三相電流采樣電路有虛焊或短路現象。控制模塊電流采樣電路故障導致相電流采集錯誤，也會導致壓縮機啟動失敗。

圖7 三相線端子變形

3 結語

隨著市場純電動汽車普及，純電動汽車用渦旋式壓縮機相應增多，只有充分了解其結構及工作原理，才能夠準確、快速排除故障。