新能源車輛暖風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)淺析(上)

◆文/江蘇 譚 婷 吳書龍

隨著新能源汽車的日益增多，其暖風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)與故障維修也逐漸增多，但很多汽車維修人員對(duì)新能源汽車了解較少，在維修新能源汽車的暖風(fēng)和空調(diào)時(shí)往往束手無策，本文將介紹新能源汽車暖風(fēng)和空調(diào)的主要結(jié)構(gòu)，并結(jié)合實(shí)際案例分享維修技巧和注意事項(xiàng)，以期對(duì)讀者有所幫助。

一、新能源車輛暖風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.傳統(tǒng)皮帶式空調(diào)系統(tǒng)

有些混合動(dòng)力汽車采用的是傳統(tǒng)皮帶式空調(diào)壓縮機(jī)，如果空調(diào)系統(tǒng)工作時(shí)，車輛的怠速停止(怠速啟停)功能使發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，那么空調(diào)壓縮機(jī)也會(huì)停止工作，但車輛的鼓風(fēng)機(jī)會(huì)繼續(xù)向車內(nèi)輸送空氣，最終使空調(diào)壓縮機(jī)不工作。雖然這在某種程度上可以讓乘車人員感到?jīng)鏊?，但發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)可能會(huì)使人難受，例如長(zhǎng)時(shí)間等紅綠燈時(shí)。這類車輛通常能夠取消怠速啟停，并激活發(fā)動(dòng)機(jī)工作，使其滿足任意長(zhǎng)時(shí)間的空氣調(diào)節(jié)需求。

2.電動(dòng)式空調(diào)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的皮帶式空調(diào)系統(tǒng)有時(shí)會(huì)大幅拉低車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，但電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)比傳統(tǒng)的空調(diào)壓縮機(jī)更有效率，尤其當(dāng)電機(jī)由類似于動(dòng)力電池組這樣的高壓部件來供給較高電壓時(shí)。

一般而言，電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)是通過小型變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)如圖1所示。壓縮機(jī)的變頻器可以整合到壓縮機(jī)組件中，或者也可以并入到車輛的主變頻器組件等部件里。電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)將電動(dòng)機(jī)整合到了空調(diào)壓縮機(jī)室中后，壓縮機(jī)并非由離合器控制，因?yàn)閴嚎s機(jī)可以通過改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來不斷改變其輸出功率。影響壓縮機(jī)輸出功率的因素包括蒸發(fā)器溫度、車廂溫度、環(huán)境溫度及目標(biāo)蒸發(fā)器溫度等。電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)沒有采用軸端密封設(shè)計(jì)，這使得以往傳統(tǒng)空調(diào)中軸端泄露的情況不會(huì)發(fā)生。

電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)通過使系統(tǒng)制冷劑在電動(dòng)機(jī)周圍或附近循環(huán)進(jìn)而使電動(dòng)機(jī)冷卻。由于空調(diào)系統(tǒng)的冷凍機(jī)油懸浮在制冷劑中，因此，冷凍機(jī)油一定不能導(dǎo)電。常規(guī)的冷凍機(jī)油會(huì)污染系統(tǒng)，可能會(huì)導(dǎo)致汽車的車載診斷系統(tǒng)設(shè)定診斷故障碼(DTC)出現(xiàn)高壓電接地的故障。在這種情況下，難以從系統(tǒng)中徹底清除污染油，有時(shí)可能需要更換整個(gè)部件。

3.混合式空調(diào)系統(tǒng)

這里的“混合”式空調(diào)系統(tǒng)與混合動(dòng)力汽車無關(guān)，混合式空調(diào)系統(tǒng)是由皮帶式空調(diào)壓縮機(jī)和電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)共同組成的混合一體機(jī)。2006～2011款的本田思域混合動(dòng)力汽車就采用的此種類型。正常工作時(shí)，空調(diào)控制系統(tǒng)會(huì)選擇最有效率的機(jī)械驅(qū)動(dòng)模式或電驅(qū)動(dòng)模式，它既可以由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可以由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，還可以由兩者一起驅(qū)動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)就可以驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)繼續(xù)工作，保證車內(nèi)的溫度。如果室外溫度特別高，需要高速制冷，而單靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)滿足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，將冷氣源源不斷地供到車內(nèi)。當(dāng)車內(nèi)溫度已經(jīng)穩(wěn)定到最佳水平時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)又會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，從而節(jié)約油耗。

4.遙控空調(diào)系統(tǒng)

遙控空調(diào)系統(tǒng)能讓駕駛員只通過智能手機(jī)應(yīng)用程序或按一下汽車密鑰卡按鈕就可以激活空調(diào)系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車中，車內(nèi)空調(diào)運(yùn)行時(shí)間取決于動(dòng)力電池的荷電量(SOC)，使用手機(jī)應(yīng)用或汽車密鑰卡遙控空調(diào)打開后，最多可運(yùn)行3min時(shí)間。在插電式混合動(dòng)力汽車中，遙控空調(diào)最多可以運(yùn)行10min，這是因?yàn)檐噧?nèi)空間越大所需空調(diào)運(yùn)作時(shí)間越多。

當(dāng)發(fā)出激活遙控空調(diào)系統(tǒng)的命令后，如果車門尚未鎖上，則車輛的控制系統(tǒng)會(huì)鎖住車門；并閉合電池包的高壓主繼電器，從而使電池包可以帶動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)工作。但是，雖然高壓主繼電器處于閉合狀態(tài)，遙控空調(diào)系統(tǒng)其實(shí)并沒有使車輛上電(READY為ON)。在遙控空氣調(diào)節(jié)超時(shí)、動(dòng)力電池的荷電量低于規(guī)定閾值、車輛的車門處于解鎖狀態(tài)等情況下，它將發(fā)出關(guān)閉遙控空調(diào)系統(tǒng)的命令。

5.車內(nèi)太陽能通風(fēng)系統(tǒng)

有些混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車將太陽能電池板安裝在汽車的車頂，當(dāng)車輛斷電(READY為OFF)且在炎熱的天氣下停車時(shí)，可以打開太陽能通風(fēng)系統(tǒng)使車內(nèi)通風(fēng)透氣，但是太陽能電池板不會(huì)為車輛動(dòng)力電池包充電。

通常情況下，太陽能通風(fēng)系統(tǒng)是通過開關(guān)來控制的。當(dāng)車內(nèi)溫度上升到高于規(guī)定溫度值時(shí)，如果接通太陽能通風(fēng)系統(tǒng)并且太陽能電池板能夠輸出足夠的電壓，太陽能電池板的電流就會(huì)激活汽車內(nèi)部風(fēng)機(jī)。在昏暗或多云的天氣，太陽能通風(fēng)系統(tǒng)可能無法產(chǎn)生足夠的電壓。有些太陽能通風(fēng)系統(tǒng)還可以控制車內(nèi)通風(fēng)口。所以風(fēng)扇控制器通常是獨(dú)立安裝的，這樣就使太陽能電池板的電壓與汽車的電氣系統(tǒng)分隔開來。

二、新能源車輛暖風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本文以比亞迪純電動(dòng)汽車e5為例，空調(diào)系統(tǒng)為BC14電動(dòng)壓縮機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)。此系統(tǒng)主要由電動(dòng)壓縮機(jī)、冷凝器、HV AC總成、制冷管路、PTC、暖風(fēng)水管、風(fēng)道、空調(diào)控制器等零部件組成，如圖2所示。比亞迪純電動(dòng)汽車e5具有制冷、采暖、除霜除霧、通風(fēng)換氣4種功能。該系統(tǒng)利用PTC水加熱器采暖，利用蒸汽壓縮式制冷循環(huán)制冷，制冷劑為R410a，加注量430g；冷凍油型號(hào)為POE，加注量135mL?？刂品绞綖榘存I操縱式。自動(dòng)空調(diào)箱體的模式風(fēng)門、冷暖混合風(fēng)門和內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門都是電機(jī)控制。

圖2 比亞迪e5暖風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)

1.電動(dòng)壓縮機(jī)

制冷系統(tǒng)采用電動(dòng)壓縮機(jī)，額定功率2kW；在機(jī)艙靠左側(cè)，固定在變速器上，如圖3所示。系統(tǒng)工作時(shí)，高壓壓力2.0～3.0MPa； 低壓壓力0.5～1MPa；在空調(diào)系統(tǒng)回路中起驅(qū)動(dòng)制冷劑的作用，其將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能；基本功能：驅(qū)動(dòng)和建立壓力差。

圖3 比亞迪e5電動(dòng)壓縮機(jī)安裝位置

2.PTC水加熱器

暖風(fēng)系統(tǒng)采用PTC(Positive Temperature Coefficient，正溫度系數(shù))水加熱器，額定功率6kW ，PTC加熱冷卻液后供給暖風(fēng)芯體。該P(yáng)TC水加熱器自帶水溫傳感器、高壓互鎖裝置、IGBT溫度傳感器、電壓采集、電流采集以及對(duì)應(yīng)的自動(dòng)保護(hù)程序，安裝位置如圖4所示。

圖4 比亞迪e5PTC加熱器安裝位置

3.空調(diào)控制器

空調(diào)控制器是整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)(包括制冷、采暖)的總控中心，協(xié)調(diào)控制空調(diào)系統(tǒng)的工作，它安裝在蒸發(fā)箱體底部，如圖5所示?？照{(diào)控制器在整車CAN網(wǎng)絡(luò)上屬于舒適網(wǎng)，但它與電動(dòng)壓縮機(jī)模塊、PTC模塊組成一個(gè)空調(diào)子網(wǎng)。

圖5 比亞迪e5空調(diào)控制器及安裝位置