純電動汽車空調分析與檢修探究

彭強

摘要：隨著人們環(huán)保意識的加強，汽車工業(yè)從傳統(tǒng)燃油驅動到電力驅動，汽車迎來了電動時代。電動汽車中空調作為重要的輔助設備，從傳統(tǒng)手動空調發(fā)展到分區(qū)空調、自動空調、變頻空調到熱泵空調系統(tǒng)。筆者通過綜述純電動汽車空凋系統(tǒng)，對其故障類別進行調研，分析其原因，并提出檢修建議。

關鍵詞：純電動汽車空調;故障分析; 檢修建議

中圖分類號：U463.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0127-02

0? 引言

隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，以石油為燃料的傳統(tǒng)汽車所排放的尾氣對環(huán)境和空氣質量的影響日益嚴重。石油又屬于不可再生的資源，隨著人類的開采，石油數量越來越少，對環(huán)境的污染越來越大，這些都會影響著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，從國家出臺扶持純電動汽車行業(yè)的發(fā)展政策促進純電動汽車銷量顯著。作為純電動汽車配套的部件，純電動汽車空調，迎來了發(fā)展機遇。

本文將從純電動汽車空凋系統(tǒng)的發(fā)展現狀來綜述純電動汽車空調系統(tǒng)，并從故障排查視角開始調研純電動汽車空調、分析原因、提出相對應檢修建議。

1? 純電動汽車空調發(fā)展現狀

一般的汽車中，空調成為必不可少的配置，從剛開始的手動空調、自動空調、分區(qū)空調到現在的變頻空調，純電動汽車空調與純電動汽車發(fā)展緊密聯系在一起。純電動汽車作為國家節(jié)能減排和新興戰(zhàn)略產業(yè)。發(fā)展趨勢是增加高品位的能源技術和能源使用效率，純電動汽車空調作為純電動汽車能源消耗的主要場所，必然要符合這個。

現在研究的趨勢是純電動汽車的高效節(jié)能，對制冷系統(tǒng)，應提高COP值，如高效率的低溫差熱交換技術、能量回收節(jié)流膨脹閥和高效率壓縮機技術。對采暖系統(tǒng)，可以回收余熱，余熱不足的，降低高品位能源消耗，例如研究熱泵制熱技術，熱泵制熱的效率要高于PTC加熱器，是當前的純電動汽車空調發(fā)展方向，而熱泵系統(tǒng)主要通過壓縮機將外界的熱量吸收并送入車后制熱，相比PCT技術制熱效率跟高，相應的純電動汽車的里程也會提升。

2? 純電動汽車空調與傳統(tǒng)汽車空調對比

2.1 傳統(tǒng)汽車空調

空調一般是制冷和制熱的二大功能，此外還有除霜、凈化空氣等作用。夏天的制冷和冬天的制熱，制冷系統(tǒng)由五部分組成：在中控下面蒸發(fā)器直接與駕駛室相連，壓縮機將蒸發(fā)器的制冷劑壓縮成高溫高壓的氣體，冷凝器將熱量散發(fā)到空氣中，儲液干燥器吸濕與過濾，膨脹閥，他們之間一般用金屬管或高壓膠管相連，管內添加制冷劑，實現將熱量從車內轉移到車外的過程。制熱通過暖風，發(fā)動機啟動后熱冷卻水加熱到加熱器芯體，鼓風機將空氣經過加熱器芯將熱風送入到車內，達到制熱的目的。

2.2 純電動汽車空調

純電動汽車空調沒有發(fā)動機提供壓縮機動力制冷，也沒有冷卻液的余熱制熱，夏季與冬季都需要空調的制冷與制熱，空調的溫度的變化范圍大，夏季空調壓縮機需要消耗高品質動力電池的電量實現制冷，冬季需要消耗大量電量加熱PTC（正溫度系元件）來制熱，純電動汽車空調需要長時間的運行，需要消耗大量的高品位能源，純電動汽車空調是純電動汽車耗能最大的附帶部位，直接影響著純電動汽車的續(xù)航里程。

3? 純電動汽車空調技術

3.1 純電動汽車空調PTC加熱系統(tǒng)

純電動汽車加熱一般采用正溫度系數熱敏電阻PTC作為發(fā)熱源，PTC熱能電阻材質為半導體，隨環(huán)境溫度的高低的變化，電阻值大小一起變化的特性，所以PTC加熱器有恒溫、安全、使用壽命長等特點。

PTC加熱器可以分為PTC風加熱器和PTC液體加熱器二種形式，PTC風加熱器在傳統(tǒng)汽車空調暖風系統(tǒng)的基礎上，用暖風芯體替換為PTC風加熱器，采用電能進行加熱，特點是出風快、溫度感知好，但由于PTC溫度比較的高，經過的空氣比較的干燥，舒適性較差，而且高壓部件在駕駛室內，存在一定的安全隱患。PTC液體加熱器在，發(fā)動機熱源替換為水暖PTC，暖風芯體保留不變，特點是溫度適中，舒適性較好，但回路的熱容較大，溫度上升的速度比PTC風加熱器要慢。PTC加熱器對動力電池的電量消耗比較的大，嚴重的影響電動汽車的續(xù)航里程。

3.2 純電動汽車空調熱泵空調系統(tǒng)

水泵能夠把低處的水泵向高處，熱泵也有類似的性能，把低位熱能轉移到高位熱源，熱泵空調通過使用四通換向閥，使熱泵空調蒸發(fā)器和冷凝器的功能進行互換，改變熱泵空調熱量的轉移方向，達到夏天制冷冬天制熱的目標，特點是消耗的電池電量比較的少，熱量比較多的提高，因而COP能效高的特點，在-15°以上熱轉換有較好的效果，極寒的條件下，蒸發(fā)器與外界進行熱交換COP能效降低，需要借助高壓PTC輔助加熱。在完成整個循環(huán)過程。室內冷凝器與駕駛艙進行熱交換，高溫高壓壓縮氣體換熱相變?yōu)楦邏阂簯B(tài)，然后在室外冷凝器蒸發(fā)吸熱，把外界的熱量傳遞到室內，完成整個熱交換過程，這就是熱泵空調系統(tǒng)。

熱泵空調系統(tǒng)能夠提高冬季電動車的續(xù)航里程，優(yōu)化能源的消耗，在中低溫中裝有熱泵空調的汽車與PTC加熱的汽車續(xù)航里程能夠增加35%以上，緩解用戶的里程焦慮癥，目前在國內外的應用與推廣，像國內的榮威Ei5、榮威MAEVEL X、長安CS75PHEV等車型采用熱泵空調系統(tǒng)。熱泵空調系統(tǒng)通過精確的控制，通過熱泵模式、除濕模式、余熱回收模式，熱泵模式與PTC加熱方式對比節(jié)能40%以上，除濕模式節(jié)能70%以上，余熱回收電動汽車驅動和電池的散熱，能提高能量的利用效率。

4? 純電動汽車空調系統(tǒng)故障分析及檢修建議

4.1 純電動汽車制熱系統(tǒng)故障分析及檢修建議

純電動汽車有利用PTC制熱與熱泵系統(tǒng)制熱，這里主要解決PTC制熱方式不制熱，PTC制熱主要利用電流通過PTC電阻絲發(fā)熱，熱敏保險絲電阻控制通過電流的大小，轉換開關控制空調的工作模式。首先檢查用萬用表電阻檔檢查熱敏保險絲電阻的電阻大小，其次檢查空調的轉換開關能否正常工作、暖風加熱絲的加熱情況，因此需要著重檢查暖風加熱絲、熱敏保險絲、和轉換開關這三個部分。

4.2 純電動汽車制冷系統(tǒng)故障分析及檢修建議

純電動空調制冷系統(tǒng)主要故障有：空調不制冷、制冷效果差、制冷時斷時續(xù)和制冷系統(tǒng)噪音大等問題，下面分別從這幾個方面進行分析。

4.2.1 空調不制冷

打開鼓風機開關，啟動A/C空調開關，現象是沒有風或者有自然風，壓縮機不轉動。

首先檢查出風口的吹風模式，如果是除霜或者吹腳，感受風力大小就不是很明顯，同時檢查鼓風機的調速電阻阻值是否正常和電源端電壓在9-16V之間，這些都影響汽車空調有無風和風力。電動汽車的電池電量<20%的時候，為了維持電動汽車續(xù)航里程，會限制汽車空調的制冷系統(tǒng)的使用，這時空調是不制冷的。當電池電量>20%的時候，電動汽車空調不制冷時，這時要蒸發(fā)器溫度傳感器是否正常，用萬用表測量溫度傳感器的電阻，阻值應在0.5-5.5kΩ范圍內，阻值在范圍外的溫度傳感器給予更換。溫度傳感器正常的，查看空調高低壓力開關，用萬用表判別它的阻值與規(guī)定值進行比較。壓力開關損壞，這時用歧管壓力法檢查汽車空調高低壓管壓力大小，空調管路壓力<0.2MPa的時候，存在冷媒過少或者管路冷媒泄露等問題，需要查找冷媒泄露點或者加注新的冷媒。壓力開關正常，用萬用表檢查空調壓縮機的電源電壓在196-405V之間和信號源電壓在9-16V之間的為正常。不在這個范圍的應檢查壓縮機的高低壓插口。這些都正常的，需要檢查CAN信號，首先用診斷儀連接車輛檢測端口，用診斷儀檢查VCU能否正常向壓縮機發(fā)出信號，壓縮機能否收到到VCU的信號，不能發(fā)出信號，需要更換VCU或者刷新系統(tǒng)，壓縮機不能接受VCU信號，需要對壓縮機進行更換。

4.2.2 空調制冷效果差

打開空調，空調壓縮機能正常運行，但制冷效果不明顯，壓縮機高速運行，增加耗電量，影響電動汽車的續(xù)航里程。

首先，檢查系統(tǒng)的冷媒壓力，通過歧管壓力表測量空調系統(tǒng)的壓力，冷媒壓力過高影響其散熱量，散熱量越多制冷量就越大，從而制冷效果就下降。冷媒壓力低，由于制冷劑的輕微泄露，通過膨脹閥進入蒸發(fā)器的冷媒就減少，冷媒在蒸發(fā)時吸收的熱量就減少，制冷效果就降低。制冷劑和冷凍機油內臟污過多，導致過濾網的堵塞，制冷劑通過膨脹閥的進入蒸發(fā)器的就減少，導致制冷量不足。制冷劑中水分含量過多，干燥罐處于飽和狀態(tài)，不能有效過濾系統(tǒng)里面水分，導致通過膨脹閥壓力與溫度的降低而結冰而影響制冷。此外裝在汽車前面的冷凝器沾有油污泥土灰塵，這些也會影響空調的散熱而影響空調的制冷。

4.2.3 空調制冷時斷時續(xù)

啟動空調，壓縮機正常運行，幾分鐘后停止運行，交替運行。

首先查看是否觸發(fā)空調保護電路，當壓縮機溫度高于88℃，保護電路啟動，壓縮機停止運行，等壓縮機溫度下降后，壓縮機能正常的運行，主要是更換壓縮機的控制器。如果壓縮機沒有進入高溫保護電路，就應該檢查蒸發(fā)器溫度傳感器，溫度傳感器的阻值隨溫度的升高而降低（阻值在0.5-5.5kΩ范圍內）。

4.2.4 空調制冷時噪音大

首先檢查壓縮機的橡膠減震墊與支架連接時，橡膠減震墊老化或者連接螺栓松動等都會有噪音的發(fā)出。鼓風機的電機風輪的磨損也會產生噪音。散熱器的風扇橡膠減震墊老化和連接螺栓松動等都會有噪音的產生，對老化橡膠的部件進行更換和松動的螺栓進行擰緊空調制冷噪音問題能夠解決。

5? 結論

純電動汽車發(fā)展是當前汽車發(fā)展的必然趨勢，空調系統(tǒng)的技術的跟進是促進新型汽車發(fā)展的必要因素。本文通過對純電動汽車空凋系統(tǒng)的發(fā)展現狀綜述，并從提升空凋舒適度視角出發(fā)，對純電動汽車空調存在的主要故障調研結果如下：①因暖風加熱絲或保險絲故障所致的純電動汽車不制熱;②空調不制冷、制冷效果差、制冷時斷時續(xù)和制冷系統(tǒng)噪音大等問題導致的純電動汽車制冷系統(tǒng)故障。針對調研結果，提出了對應的解決方式建議，以促進純電動汽車空調系統(tǒng)的升級與使用舒適度。

參考文獻：

[1]胡利波.論純電動汽車空調系統(tǒng)工作原理與檢修注意事項[J].湖北農機化，2019（20）：75.

[2]林有斌.純電動汽車空調系統(tǒng)技術分析[J].變頻器世界，2019（12）：71-75.

[3]王春華.汽車空調常見故障與解決辦法[J].汽車與配件，2016（16）：60-61.

[4]雷藝.純電動汽車空調壓縮機不運行故障診斷淺析[J].汽車與駕駛維修（維修版），2019（03）：74-75.

[5]劉小華，黃偉，莫崇衛(wèi)，蔣帥，戴勇，王元林.某純電動汽車空調系統(tǒng)噪聲分析與優(yōu)化[J].汽車零部件，2019（09）：24-28.