汪學慧：比亞迪純電動車空調電子膨脹閥的相關問題解答 等

Q 一輛比亞迪漢純電動車，出現空調不制冷的故障，在檢修空調制冷系統時，發現管道上有兩個外形完全相同的電子膨脹閥，均貼近在空調風道的出風口附近。我們十分迷惑不解，為什么空調會有兩個電子膨脹閥呢？這種結構對空調不制冷情況的發生有影響嗎？請老師指導！

深圳讀者：肖信陽

A 比亞迪漢EV車的空調系統確實有兩個電子膨脹閥，其中一個用于車內的空調系統，另一個則用于動力電池包的溫度調節。該車空調的電子膨脹閥，比傳統空調的“H”型膨脹閥或內外平衡式膨脹閥優越，可由空調的電腦控制制冷劑的流量，調節溫度范圍更寬，動作響應十分迅速，從而使得汽車空調的制冷效果更好，越來越多的乘用車上使用這種空調。

為什么動力電池包上也使用電子膨脹閥呢？原來比亞迪漢EV車上使用刀片電池，容量大幅提升到135AH，電壓達569.6V，車輛的續航里程更長。這種電池也屬于磷酸亞鐵鋰電池，但其骨架強度更好，體積也更小，使電池的能量密度大幅提高，甚至超過三元鋰電池。刀片電池對工作溫度的要求也更嚴格，過高或過低的溫度環境，均會對電池容量造成較大的影響，故電池包內設有水循環裝置來加熱或降溫。當刀片電池包的溫度低于-15～5℃時需要加溫，高于38℃時需要降溫，在5～32℃時又要停止降溫、加溫。采用電子膨脹閥結構，可以滿足動力電池包對溫度環境的嚴格要求，圖1反映了比亞迪漢空調及電池包的溫度控制流程。

圖1 空調及電池包的溫度控制流程圖

從圖2中可以看到，有兩個電子膨脹閥，用于空調的稱為空調電子膨脹閥A，用于電池包冷卻的稱為電池包電子膨脹閥B，A與B兩者配合，既能完成空調溫度調節的任務，也能給電池包創造一個合適的工作溫度環境。與傳統空調系統一樣，比亞迪漢EV車空調壓縮機的作用仍然是將制冷劑由低溫低壓提升為高溫高壓，冷凝器將高溫高壓氣態制冷劑變為液態，電子膨脹閥A調節制冷流量，蒸發器讓車內形成冷氣。而電池包的溫度控制，是利用同一循環水進行熱交換，由水泵產生壓力，可制熱或制冷。制熱時利用風熱和水溫，由PTC集成式制熱器產生熱量；制冷量則由電子膨脹閥B根據過熱度來調節流量。

圖2 電子膨脹閥的接插件及電阻值

根據電池包的溫度，電子膨脹閥的溫度調節設置為三檔，電池溫度越高所對應的膨脹閥調節檔位也越高。一檔通過電子膨脹閥調節制冷流量，主要用于空調制冷，多余制冷流量給電池包降溫；二檔會有較多制冷流量用于電池包的制冷，同時兼顧空調制冷；三檔則主要優先用于電池包的制冷，少量用于空調制冷。一二檔時的目標循環水溫為20℃，三檔的目標循環水溫為15℃。

對于本車空調不制冷的故障，按常規程序檢修空調系統，發現管道接頭沒有泄漏，電路連接無異常，壓縮機也能運轉。檢測壓縮機進口和出口的壓力，進口為0.14MPa，出口也僅有1.15MPa，開始懷疑制冷劑泄漏或壓縮機有故障，但更換壓縮機后測試相關數值仍無變化。后檢測電子膨脹閥A的接插件上的5個接腳，3-1和3-2電阻為無窮大，正常狀況下第3針到1、2、4、5針均應50Ω左右(圖2)，說明該電子膨脹閥A內部已損壞，更換此電子膨脹閥A后，本車空調不制冷的故障得以排除。

Q在檢修比亞迪秦DM電動車的空調時，發現電子膨脹閥損壞，造成車輛空調不制冷的故障。我們知道，與傳統空調“H”型膨脹閥不同，電子膨脹閥能實現制冷量的精細調節。但我們對電子膨脹閥的結構和原理不夠了解，它是如何進行精確制冷的呢？請老師指導！謝謝！

福建讀者：陶科運

A 在汽車空調中使用電子膨脹閥的車輛越來越多，為什么電子膨脹閥比傳統的“H”型或平衡式膨脹閥更能實現制冷劑流量的精細控制呢？實際上電子膨脹閥是由“步進電機”調節制冷流量的，而步進電機由ECU控制，屬于一種可作極精細調節的可變閥。

電子膨脹閥的外形如圖3所示，其閥體上有管道串接在空調系統從冷凝器到蒸發器的入口處。閥體上方有步進電機，可對閥體內部的閥門進行制冷流量調節，使得蒸發器的制冷量精細控制，達到對車內溫度的精確調節，較大程度上提高了車輛的乘坐舒適性。圖4為電子膨脹閥的解剖圖，閥針插入銅質閥體內，做前后細微移動，能調節閥口的面積，就控制了液態制冷流量。閥針與圓形永磁體連接作為步進電機的轉子，受步進電機定子磁場的作用旋轉而帶動閥針的移動。在轉子外部還有個固定的不隔磁的金屬外套，即定子磁場可透過外套讓轉子永磁體轉動。

圖3 電子膨脹閥的外形

圖4 解剖電子膨脹閥內部

電子膨脹閥用的步進電機，有一個6針的接插頭與空調ECU模塊相連接，其中第6針為空腳，第3針為公共點，接電源正極。定子上共有紅、橙、藍、黑、黃5條線，分3-1、3-2、3-4、3-5四組線圈，分別為A、B、C、D四相，每相線圈的直流電阻為47Ω。

電子膨脹閥用的步進電機為PM永磁型，利用CPU驅動器的電子電路，將直流電變為分時、多相時序的脈沖信號，給步進電機供電。當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一個矢量磁場，利用同性相斥、異性相吸的原理，帶動轉子旋轉一定的角度。每輸入一個電脈沖，電機轉動一個“步進角”，前進一步，故稱為“步進”電機。定子磁極分兩層，共有40極，則步進角只有9°。圖5所示為步進角為90°的電機結構。步進電機輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比，轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉。通過控制脈沖數量、頻率及向電機各相繞組的通電順序，即可控制步進電機的轉動，能實現空調制冷流量的精細調節。

圖5 步進角為90°的電機結構