電動汽車空調系統的工作原理與檢修

任廣文

摘 要：純電動汽車沒有發動機給空調系統提供動力源，也沒有發動機余熱進行采暖，因此不能直接使用傳統的汽車空調系統，需要電能作為動力源。這樣，蓄電池不僅要提供行駛所需動力，還要為空調系統提供能量。電動汽車的空調壓縮機和PTC總成，實現了控制組件與運動或加熱部件一體化的設計結構。壓縮機控制器集成在壓縮機上，PTC控制器與加熱芯體集成后，再安裝到暖風機總成內，都受整車控制器（VCU）和空調控制器控制，控制系統由CAN網絡和電器控制電路構成。

關鍵詞：空調壓縮機;PTC總成;動力電池;控制器

一、電動汽車空調系統的結構組成

電動汽車的空調系統與傳統燃油汽車基本相同，由壓縮機、冷凝器、風扇控制器、風扇、蒸發器、進風口、暖風機總成和高低壓管路附件、PTC總成、空調控制器面板、溫度及壓力傳感器等組成。傳統汽車壓縮機由發動機傳動帶，通過電磁離合器帶動，熱源來自發動機余熱。而電動汽車采用電動壓縮機和PTC元件加熱，由動力電池提供高壓驅動。

二、純電動汽車空調系統的控制原理

電動汽車空調系統起動后，VCU接受高壓動力電池信息，當動力電池SOC值大于10%時，VCU發送高壓信號，制冷狀態時空調控制器采集空調A/C開關信號、空調壓力開關信號、蒸發器溫度信號、車速以及室內外溫度信號，通過邏輯運算發送CAN網絡控制信號。壓縮機根據控制信號去調節壓縮機轉速，VCU根據控制信號以PWM信號方式傳輸給風扇控制器，風扇控制器再輸出0～12 V之間變化電壓來調整風扇的轉速。制熱狀態時，空調控制器采集室內溫度傳感器信號，通過邏輯運算發送CAN控制信號，PTC總成根據控制信號調整發熱功率。

三、電動空調壓縮機的工作原理

電動汽車空調壓縮機由控制器、電機與壓縮機構成的一體機，內部電控組件、電機、壓縮機完全隔離，外部高壓低壓接插件直接固定到殼體上，總成防護等級達到IP67。其特點是蒸發器出口的低溫冷媒，通過機殼給電控組件進行冷卻降溫。壓縮機一般采用渦旋技術，利用動、靜渦旋盤的相對公轉運動，形成封閉容積的連續變化，實現壓縮氣體的目的。此設計具備噪聲低，運轉平穩，容易變轉速運動和受變頻調速技術控制的優點。

控制器由電控組件、CAN收發器、驅動管電路及保護電路等組成。工作時高低壓電源和通訊信號全部接入到控制器，電控組件根據接收到空調控制發送的功率和轉速請求信號，輸出PWM占空比信號，實現電機功率無級調節。同時電控組件通過CAN總線，把壓縮機的溫度、轉速、功率和故障信息發送至總線，實現信號采集、故障預警、過溫保護、過壓/欠壓保護、過流保護、短路保護及反接保護等功能。

四、PTC加熱器總成的工作原理

PTC電加熱器是采用PTC熱敏電阻元件為發熱源的一種加熱器。PTC熱敏電阻的阻值隨濕度變化而急劇變化，當外界溫度降低，PTC電阻值隨之減小，發熱量反而會相應增加。PTC熱敏電阻元件因具有隨環境溫度高低的變化，其電阻值隨之增加或減小的變化特性，所以PTC加熱器具有節能、恒溫、安全和使用壽命長等特點。

純電動汽車的PTC加熱器一般采用控制器與加熱芯體一體式設計，控制器和加熱芯體完全隔離，整體體積小。控制器由電控組件、CAN收發電路、驅動電路、保護電路級檢測電路等組成，通過CAN總線通訊，把PTC的溫度和故障信息發送至總線，實現信號采集、故障預警、過溫保護、過壓/ 欠壓保護、過流保護、短路保護及反接保護等功能。

電氣工作原理：高低壓電源和功率請求等CAN信號接入到PTC總成中，經控制組件邏輯運算以PWM占空比信號方式驅動管電路，控制IGBT的導通與斷開，實現加熱功率無級調節，其出風溫度可控，保證舒適情況下實現節能目的。

五、電動汽車空調故障現象與檢修注意事項

（一）電動汽車空調故障現象

電動汽車空調故障與傳統汽車空調故障是一樣的，都是不能制冷或制冷不足、暖風失效。其故障現象有：壓縮機高壓驅動電機故障、壓縮機內部故障、冷凝器散熱不良、冷凝風扇不工作、制冷劑不足、制冷劑水分含量超標、冷凍機油過多、管路有空氣、蒸發器鼓風機工作不良、蒸發器臟堵、膨脹閥堵塞、膨脹閥開度過大或過小、控制面板故障、空調出風口堵塞等。

（二）電動汽車空調檢修注意事項

空調系統故障現象表現與傳統空調故障現象表現一致。但在維修過程中，由于電動汽車空調采用了高壓電驅動壓縮機，因此，不能與傳統汽車空調故障排除一樣，它涉及高壓動力電池、高壓配電箱、驅動電機、DC-DC轉換器、電動壓縮機總成、PTC加熱器等，為確保維修人員的安全，按規范要求操作檢修，需要注意以下維修注意事項。

（1）車輛維修過程中涉及高壓部件需要標明高壓勿動警示牌。

（2）維修操作人員不得攜帶手表、項鏈等金屬物品，穿戴個人安全防護設備。

（3）沒有取得高壓安全操作許可證的，不允許對高壓部件進行維修操作。

（4）需要設置維修安全區域，并設置高壓操作警示牌，他人不得隨意移除。

（5）對高壓部件維修前，檢查所有絕緣工具絕緣性，檢查絕緣手套的絕緣性和密封性能。

（6）斷開點火開關，拔出鑰匙并放到安全區域。

（7）移除車輛上的所有外部電源，含12V蓄電池，拆下12V蓄電池負極電纜，遠離負極區域。

（8）戴上絕緣手套，單手將動力電池維修把手拆下，并放在口袋里，防止他人誤安裝維修把手。

（9）拆下維修把手，靜置10min后，保證高壓能量釋放完畢，方可操作高壓部件。

（10）在維修車輛期間，要有兩位取得高壓安全操作許可證的人同時進行工作，一人作為工作監護人，負責監督維修過程，如發生觸電事故時，監護人應立即采取有效措施執行急救。

電動汽車采用高壓動力電池作為動力源，其系統工作跟傳統汽車有很大區別，如驅動方式、能量回收、空調系統工作，都是高壓電作為能量。在維修過程中，如果不能嚴格執行安全規范操作，很容易引起觸電危險。因此，作為維修人員，要認真學習高壓電安全操作規范，同時要懂得電動汽車各系統工作原理和控制方式，為電動汽車發生故障時，更好、更有效地為顧客排除故障。

參考文獻

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