新能源電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)故障分析

閆云敬

（柳州城市職業(yè)學(xué)院，廣西 柳州545036）

1 新能源電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理闡述

新能源電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成與傳統(tǒng)汽車空調(diào)構(gòu)成并無顯著的區(qū)別，空調(diào)壓縮機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、空調(diào)風(fēng)管總成、管路總成及冷凝器和控制面板、傳感器等都是組裝新能源汽車的關(guān)鍵。

新能源電動(dòng)車的所具備的空調(diào)系統(tǒng)，主要運(yùn)轉(zhuǎn)依賴于電力驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)，高壓電動(dòng)機(jī)主要是由高壓電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的，與以往依托發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作有著顯著不同[1]。通常而言，電加熱方式主要可以細(xì)分為以下兩種：第一，以高壓方式對(duì)類似傳統(tǒng)空調(diào)與暖風(fēng)系統(tǒng)中的冷卻液進(jìn)行加熱，之后，借助循環(huán)的方式從而使暖風(fēng)水箱獲得熱量。第二，以高壓電驅(qū)動(dòng)PTC加熱器為載體，對(duì)經(jīng)過蒸發(fā)箱的空氣進(jìn)行加熱，以此實(shí)現(xiàn)暖風(fēng)。對(duì)PTC加熱器深入了解可知，其屬于正溫度系數(shù)熱敏電阻范疇，在制造熱源上具有突出作用。

新能源電動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)是三相永磁同步直流電動(dòng)機(jī)，依托變頻器裝置將電池直流電向交流電所轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)向三相永磁同步直流電動(dòng)機(jī)的供電，確保空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮較大功效，為汽車服務(wù)空調(diào)服務(wù)提供堅(jiān)實(shí)保障。

新能源電動(dòng)汽車空調(diào)控制器是一個(gè)獲取信號(hào)信息的關(guān)鍵所在，例如溫度傳感器、面板控制開關(guān)信號(hào)等都是借助空調(diào)控制器來接收的。之后，會(huì)在主控ECU 計(jì)算下實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的有效控制，并在保證空調(diào)壓縮機(jī)和PTC加熱的基礎(chǔ)上控制出風(fēng)模式。其空調(diào)控制原理如圖1 所示。

圖1 新能源電動(dòng)汽車空調(diào)控制原理

新能源電動(dòng)汽車空調(diào)制熱系統(tǒng)和傳統(tǒng)汽車制熱方式也存在較為顯著的差異。剖析新能源電動(dòng)汽車空調(diào)制熱系統(tǒng)可知，空調(diào)ECU、陽光傳感器、車內(nèi)外溫度傳感器等都是構(gòu)成電動(dòng)汽車制熱系統(tǒng)的不可或缺的部分，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

通過圖2 可知，PTC 加熱器通常是由空調(diào)ECU 來控制的，其電力來源主要由高壓電源來提供。ECU會(huì)以陽光傳感器、車內(nèi)外溫度傳感器等多個(gè)計(jì)算為依據(jù)，立足差異化要求，以此對(duì)PTC加熱器進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到控制空調(diào)暖風(fēng)系統(tǒng)的目的。

圖2 空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 純電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的常見故障

空調(diào)采暖系統(tǒng)是一個(gè)重要組成部分，主要對(duì)汽車?yán)m(xù)航距離產(chǎn)生影響。通過調(diào)查我們不難發(fā)現(xiàn)，低溫續(xù)航里程是縮短電動(dòng)汽車?yán)锍痰闹匾璧K因素，這類問題目前還沒有較好的應(yīng)對(duì)措施，而空調(diào)系統(tǒng)常見故障與傳統(tǒng)汽車空調(diào)故障并無太大差異，都是源于制冷不充足。然而，由于電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)汽車動(dòng)力原理及來源的差異，不需要以皮帶輪為其提供動(dòng)力，因此，其穩(wěn)定性更強(qiáng)，所以不用考慮是由于皮帶輪過松導(dǎo)致的制冷不足情況，其原因主要集中在介質(zhì)、制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等方面。

2.1 制冷劑、冷凍油問題

（1）制冷劑量不足。通常，多數(shù)汽車其制冷效果欠佳的根本原因都在于其制冷劑量不足導(dǎo)致的，而系統(tǒng)泄漏又是引發(fā)制冷劑量不足的重要因素。因此，在對(duì)制冷劑量予以觀察過程中最常采用且最簡(jiǎn)單的方式就是，以儲(chǔ)液干燥器上方或高壓管路中的視液鏡為觀察點(diǎn)，對(duì)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的空調(diào)中的制冷劑情況進(jìn)行觀察，有持續(xù)緩慢的氣泡產(chǎn)生則是制冷劑不足的典型表現(xiàn)。（2）制冷劑過量。如果對(duì)于剛剛維修好的空調(diào)系統(tǒng)來講依然出現(xiàn)制冷不足等情況，那么就要考慮是否因制冷劑添加過量導(dǎo)致的?；谄嚳照{(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，如果借助視液鏡觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)并未有氣泡的產(chǎn)生，且壓縮機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下氣泡未產(chǎn)生情況依然存在，那么則證明制冷劑添加過量。（3）制冷系統(tǒng)中有空氣。在針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施維修時(shí)，如果真空抽取不徹底或空氣進(jìn)入到系統(tǒng)當(dāng)中，那么也會(huì)導(dǎo)致制冷不足等情況。對(duì)于處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)下的空調(diào)來講，如果通過視液鏡能夠觀察到有氣泡流動(dòng)，且速度快并呈連續(xù)性，那么則表明有空氣進(jìn)入。（4）空調(diào)制冷劑中存在水分。處于制冷系統(tǒng)中儲(chǔ)液干燥里面的干燥劑來講，如果其吸水后達(dá)到飽和狀態(tài)，那么其吸水狀態(tài)也會(huì)停止，而一些未被吸收的水分就會(huì)滯留在制冷劑當(dāng)中。含有水分的制冷劑經(jīng)過膨脹閥節(jié)流孔后會(huì)出現(xiàn)凝固、結(jié)冰現(xiàn)象，進(jìn)而使得堵塞現(xiàn)象發(fā)生，不利于流通。如空調(diào)系統(tǒng)制冷差、效率低，停機(jī)后重新啟動(dòng)系統(tǒng)恢復(fù)正常，但是這種良好狀態(tài)持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，制冷不足現(xiàn)象又出現(xiàn)，那么則要考慮是否因制冷劑中存在水分導(dǎo)致的。（5）制冷劑和冷凍機(jī)油中存在過多雜質(zhì)。無論是制冷劑還是冷凍機(jī)油中，如果其雜質(zhì)過多那么都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)堵塞的情況，進(jìn)而引發(fā)制冷量不足。針對(duì)此類情況檢查時(shí)，可以觀察其制冷管道和部件，如果連接處出現(xiàn)熱冷突變等情況，則證明此處出現(xiàn)堵塞情況。（6）冷凍機(jī)油過多。如果置于制冷系統(tǒng)中的冷凍機(jī)油高于標(biāo)準(zhǔn)量時(shí)，那么借助視鏡即可觀察到渾濁條紋的出現(xiàn)[2]。冷凍機(jī)油過量也是造成制冷效果不佳的又一原因，可以借助放出冷凍油的措施使這一現(xiàn)象得到有效地解決。

2.2 壓縮機(jī)問題

壓縮機(jī)如果出現(xiàn)內(nèi)部部件損壞，必然會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部泄露的情況，在此背景下，不僅低壓側(cè)壓力過高，而且高壓側(cè)壓力也會(huì)低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而引發(fā)空調(diào)制冷量不足。

2.3 冷凝器散熱能力下降

（1）冷凝器外部臟堵。冷凝器位于電動(dòng)汽車前方位置，由于受到惡劣環(huán)境的影響極易粘上污泥或雜物，在此背景下，無論是散熱片還是散熱管等都會(huì)受到影響而制約其向外散熱效果，這便是導(dǎo)致散熱效率下降、發(fā)揮作用不佳的主要原因。（2）冷凝風(fēng)扇故障。冷凝風(fēng)扇是系統(tǒng)中不可或缺的裝置，對(duì)冷凝器向外散發(fā)熱量具有輔助作用，如果冷凝風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)帶松動(dòng)或風(fēng)扇轉(zhuǎn)速下降，那么冷凝器散熱能力也會(huì)受到影響。

2.4 蒸發(fā)器工作不佳

（1）蒸發(fā)器鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過少。蒸發(fā)器鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速如果處于過少狀態(tài)，很容易誘發(fā)結(jié)霜問題，在此情況下，不僅不制冷，供冷量也會(huì)受到較大影響而出現(xiàn)明顯下降。（2）蒸發(fā)器片或空氣過濾網(wǎng)出現(xiàn)堵塞。如果蒸發(fā)器翅片出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象或其空氣過濾網(wǎng)被堵塞等也都會(huì)使其送風(fēng)量大大減少，會(huì)出現(xiàn)制冷量下降、制冷效果不佳等系列問題。

2.5 膨脹閥故障

（1）膨脹閥濾網(wǎng)堵塞。如果膨脹閥中濾網(wǎng)無法保持暢通，那么吸氣壓力也將會(huì)受到連帶影響出現(xiàn)吸氣壓力過低和排氣壓力升高等現(xiàn)象，制冷效果也會(huì)因此受到影響。（2）膨脹閥開度不合理。膨脹閥開度如果控制不佳出現(xiàn)過大現(xiàn)象，那么無論是高壓力還是低壓力都會(huì)出現(xiàn)過高現(xiàn)象，這時(shí)過量的制冷劑經(jīng)過蒸發(fā)器后會(huì)出現(xiàn)不完全蒸發(fā)的現(xiàn)象，制冷效果不升反降；反之，如果膨脹閥開度過小，那么進(jìn)入到蒸發(fā)器中的制冷劑量也會(huì)降低，制冷效果也會(huì)受到負(fù)面影響而導(dǎo)致降低。

2.6 電氣控制系統(tǒng)故障

（1）傳感器、壓力開關(guān)等故障。以傳感器和壓力開關(guān)為主的信號(hào)輸入元器件故障的出現(xiàn)，會(huì)影響輸入信號(hào)的正確性，制冷也會(huì)不正常。（2）空調(diào)控制器故障。此故障會(huì)制約分析處理信號(hào)的能力，同時(shí)，向壓縮機(jī)等執(zhí)行器下達(dá)指令時(shí)也會(huì)受到影響，其正確性無法得到保障，影響了空調(diào)系統(tǒng)的正常制冷。（3）壓縮機(jī)、風(fēng)門模式電機(jī)損壞。如果壓縮機(jī)和風(fēng)門模式電機(jī)出現(xiàn)損壞，那么空調(diào)系統(tǒng)也就無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，出風(fēng)效果也因此受到影響。

圖3 空調(diào)系統(tǒng)的電器原理

3 新能源電動(dòng)汽車檢修注意事項(xiàng)和操作規(guī)程

新能源電動(dòng)汽車是依托電力來行駛的，因此這也決定了其多個(gè)部分都涉及到了高壓，如動(dòng)力電池包、高壓配電箱等[3]。為了保證電動(dòng)汽車檢修過程中維修人員的安全性，要求在實(shí)施維修工作時(shí)要將安全保護(hù)措施作為重點(diǎn)完成的工作，之后在相關(guān)規(guī)范的引導(dǎo)下開展標(biāo)準(zhǔn)化操作。

3.1 檢修注意事項(xiàng)

第一，維修人員要確保裝備的完善性和安全性，例如佩戴絕緣手套、穿戴絕緣膠鞋等。第二，維修工作要基于借助警戒欄隔離情況下實(shí)施，并設(shè)置警示牌，以此防止安全事故的出現(xiàn)。第三，維修過程中還要配備專職的監(jiān)護(hù)人員，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)維修過程的監(jiān)督。第四，確保緊急維修開關(guān)處于斷開狀態(tài)并持續(xù)十分鐘后，要借助萬用表實(shí)現(xiàn)對(duì)整車高壓回路的準(zhǔn)確測(cè)量，并基于無電情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)高壓部分的檢修。第五，高壓系統(tǒng)維修要以接地線連接車身和純電動(dòng)車專用維修工位接地線為基礎(chǔ)。

3.2 電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)維修操作規(guī)程

在對(duì)電動(dòng)汽車空調(diào)進(jìn)行檢修時(shí)還要嚴(yán)格依照以下規(guī)程來實(shí)施，這也是規(guī)避安全事故發(fā)生的有效措施。具體來講，第一，使點(diǎn)火開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，并保證鑰匙未處于智能系統(tǒng)探測(cè)范圍當(dāng)中[4]。第二，使12V輔助電池負(fù)極端子斷開。第三，除了要穿戴好安全防護(hù)用品外，還要按照規(guī)定設(shè)置警示牌等安全隔離措施。第四，將高壓電池的橙紅色手柄拔下并等待至少十分鐘以上時(shí)間，以此保證變頻器總成內(nèi)高壓電處于放完?duì)顟B(tài)。第五，圍繞變頻器輸出端子的電壓進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，并在其電壓為0V 的基礎(chǔ)上，立足于實(shí)際故障情況開展相應(yīng)的故障檢修工作。如果在維修工作中需要將高壓電路進(jìn)行斷開處理，那么則需要借助絕緣膠帶將其包裹起來。

通過上述總結(jié)可以得知，新能源電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)故障主要分為制冷劑、冷凍油問題，壓縮機(jī)問題，冷凝器散熱能力下降，蒸發(fā)器工作不佳，膨脹閥故障，電氣控制系統(tǒng)故障等多個(gè)故障類型，在檢修過程中，不僅需要檢修人員具備豐富的空調(diào)理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，而且還要對(duì)檢修過程中的安全問題給予高度重視。純電動(dòng)車依托電力驅(qū)動(dòng)是其不同于傳統(tǒng)汽車之處，基于此，無論是空調(diào)驅(qū)動(dòng)器總成還是電動(dòng)壓縮機(jī)、電加熱芯PTC 等都會(huì)涉及到高壓，因此，維修人員在維修時(shí)要還需要嚴(yán)格參照相應(yīng)規(guī)范和操作要求實(shí)施檢修工作。