電動汽車空調制冷系統故障分析

安肖鵬

（河南藍海新能電動汽車有限公司，河南 新鄉 453000）

電動汽車空調制冷系統故障分析

安肖鵬

（河南藍海新能電動汽車有限公司，河南 新鄉 453000）

闡述電動汽車空調制冷系統的工作原理，結合作者的工作經驗，對常見的故障現象進行系統分析，并提出具體的解決方法。

制冷系統；電動壓縮機；壓力；故障；絕緣失效

隨著夏季來臨，人們開始頻繁開啟汽車空調制冷系統，但是擱置了大半年的制冷系統能否正常工作，是否處于最佳工作狀態，如果發生故障該如何檢查維修。本文從某電動物流車空調系統的故障現象案例入手，對電動汽車空調使用過程中經常出現的問題進行系統地闡述，供大家參考。

1 電動汽車空調制冷系統的主要總成部分

首先對該車型空調制冷系統進行簡單介紹。其制冷原理［1］如圖1所示。制冷劑的循環方向如圖1中箭頭所示，系統中沒有設置視液鏡。

圖1 某電動物流車空調制冷系統原理

1）電動壓縮機 壓縮制冷劑，使制冷劑在系統中循環。一般可分為壓縮機控制器和壓縮機本體，可以做成一體式，也可以做成分體式。本文所述車型的電

動壓縮機為一體式壓縮機，外形如圖2所示。

圖2 一體式壓縮機外形示意圖

2）冷凝器 從壓縮機排出的氣態制冷劑在管道中進行降溫散熱，使其變成液態制冷劑。該車型采用過冷式冷凝器。

3）冷凝風扇 為冷凝器強制通風，使空氣吹過冷凝器帶走熱量。

4）蒸發器 使制冷劑膨脹，并吸收空氣中的熱量，達到制冷的作用。

5）膨脹閥 節流降壓。該車型采用H型膨脹閥。

6）鼓風機 將車內熱空氣吹向蒸發器，并從各出風口吹出涼風。

7）壓力開關 當系統的壓力過高或過低時，使制冷系統停止工作，保護管路或使壓縮機停止工作。

8）空調管路 制冷劑的循環通道。

空調系統的電器原理［2］如圖3所示。

圖3 空調系統的電器原理

2 空調制冷系統常見故障解析

空調系統常見故障可以分為壓縮機無法啟動、系統制冷效果差、制冷時斷時續、系統振動噪聲大、壓縮機絕緣失效等，下文對這些故障現象分別進行分析。

2.1 系統無法啟動

主要現象為：車輛可以正常上電，開啟鼓風機，按下A/C開關，出風口無風吹出，或者吹出的風與自然風溫度相同，壓縮機不啟動。

1）出風口無風吹出。首先檢查模式開關是否處于除霜或者吹腳模式，當模式風門處于除霜或者吹腳模式時，吹面風門是不會有風的。如果模式開關處于吹面模式依然無風吹出，則需要檢查調速電阻是否正常，電源線正負極之間電壓是否在9～16 V之間。如果調速電阻與電源線都正常，則確定為鼓風機失效，更換鼓風機。

2）出風口有風吹出，但溫度與自然風相同。首先檢查整車電量是否小于20 %，當SOC小于20 %時，將限制空調制冷系統的開啟，以增加續航里程。

若電量大于20 %，則檢查蒸發器溫度傳感插接件是否連接牢固，并用萬用表測量溫度傳感器兩端的電阻值是否處于0.33～5.38kΩ之間。如果范圍超出，則判定為溫度傳感器失效，更換溫度傳感器。

若溫度傳感器正常，則檢查空調管路中的壓力開關線路是否連接正常，并使用萬用表檢測壓力開關的導通性。如果壓力開關不導通，則進行冷媒壓力的進一步檢測。使用歧管壓力表檢測系統壓力，讀取壓力表數值，此時高壓側與低壓側壓力應該基本一致。若壓力表讀數小于0.2 MPa則系統缺少冷媒，系統需要排查漏點并重新加注冷媒；若壓力處于0.2～0.8 MPa之間，則壓力開關失效，更換壓力開關。

若壓力開關正常，則使用萬用表檢查電動壓縮機主電源電壓是否處于195～405 V之間，信號傳輸線束中12 V+和12 V-電壓是否在9～16 V之間。如果上述電壓不在范圍之內，分別檢查高低壓線路是否正常連接。

如果上步檢測結果正常，則需要對CAN信號進行檢查，將診斷儀連接到車輛檢測口，讀取 VCU發往壓縮機的報文，查看 VCU是否發出開啟命令，壓縮機是否執行 VCU發出的命令。如果 VCU未發出開啟命令，則故障由 VCU引起，更換 VCU或者刷新程序；如果壓縮機沒有執行 VCU的開啟命令，則故障由壓縮機引起，更換壓縮機，或刷新壓縮機控制程序。

2.2 系統制冷效果差

主要現象為壓縮機可以啟動，出風口的溫度比自然風低，但高于9 ℃。這種情況下，電動壓縮機將處于高轉速運行狀態，增加耗電量，降低續航里程。

1）首先檢查系統的冷媒壓力。檢測工況為：環境溫度20～35 ℃，鼓風機調整為4擋，出風模式為全吹面，新風風門調整為外循環［3］。使用歧管壓力表，分別連接高壓與低壓接頭（手閥關閉），讀取壓力表數值。低壓正常值為0.15～0.3MPa之間，高壓為0.9～1.5MPa之間。圖4為使用歧管壓力表檢測壓力的照片。

2）高、低壓表指示比正常值低很多，系統高、低壓管路溫差幾乎分辨不出。這種情況是由于系統中基本沒有制冷劑，需要查找漏點。方法是：使用抽打一體機對系統進行打壓，至1.5 MPa左右，保壓的同時，用洗潔精水（水︰洗潔精≈5︰1）在各管路接頭、壓縮機殼體處找漏點，重點關注有油污的地方［3］。對于冷媒漏完的系統，一般都能找到漏點。對漏點進行修復后，經抽真空后加注足量冷媒（該車型為430 g）。圖5為使用洗潔精水排查到漏點的照片。

圖4 使用歧管壓力表檢測壓力

圖5 使用洗潔精水排查到漏點

3）高、低壓表指示均比正常值偏低，并且系統高壓管路溫熱，低壓管路微涼，溫差不大。這種情況是由于制冷劑不足導致，需要查找漏點，并予以修復。重新加注足量制冷劑。

4）低壓表指示接近0，高壓表指示比正常低，并且在膨脹閥附近的管路出現結霜或露滴現象。這是由于制冷劑中水分含量過高，造成膨脹閥堵塞引起的［3］。解決方法為：關閉制冷系統，回收制冷劑，更換過冷式冷凝器中的干燥濾芯，并反復對系統抽真空，重新加注制冷劑。

5）高壓側壓力正常，但是低壓側壓力高于0.3 MPa，低壓管路的溫度偏低，有較多露滴出現。這種情況是由于膨脹閥的調節不當，使制冷劑汽化過多造成的。解決方法是：調小膨脹閥開度。

6）高壓側低于正常值，低壓側高于正常值，低壓管路表面結霜。這是由于膨脹閥損壞，無法起到節流作用。需要更換膨脹閥。

7）高壓側壓力過高、低壓側壓力偏高。這種情況是由于制冷系統中進入了空氣，需要回收冷媒后，重復抽真空，再加注冷媒。

8）若高壓側與低壓側壓力基本一致，則壓縮機內部損壞，不能產生足夠的壓力。需要更換壓縮機。2.3 制冷時斷時續

主要表現為：壓縮機啟動后，在1～2min內停機，經過1～2min后再次開啟，反復如此。壓縮機啟動時，吹出涼風，壓縮機停止時，出風溫度逐漸上升。

1）首先檢查壓縮機是否觸發高溫保護狀態。當壓縮機控制器溫度高于88 ℃時，觸發高溫保護，壓縮機自行停機，等壓縮機溫度下降至85 ℃，壓縮機再次開啟。檢查方法為：風量調整到最大，溫度設定為最低，調整到外循環模式，記錄壓縮機的啟、停間隔是否有改善。如果依舊頻繁啟停，則可以判斷壓縮機冷卻功能失效，導致控制器溫度過高，更換控制器。注意更換控制器時，應在接觸部位均勻涂抹導熱硅脂0.5～1 mm。涂抹區域如圖6所示。

2）如果壓縮機沒有進入高溫保護狀態，則進一步檢查蒸發器溫度傳感器的阻值是否正常（正常為0.33～5.38kΩ之間），阻值是否隨溫度上升而下降。如果不滿足以上條件，需要更換蒸發器溫度傳感器。

3）如果溫度傳感器阻值正常，使用3～5 kΩ的電阻代替傳感器，再次開啟制冷系統，如果壓縮機能夠持續運行，則說明溫度傳感器脫離設定位置，需要重新裝配。圖7為電阻代替溫度傳感器的照片。

2.4 制冷系統噪聲大

主要表現有：壓縮機振動噪聲大、鼓風機噪聲大、冷凝風扇振動噪聲大。

圖6 涂抹區域

圖7 電阻代替溫度傳感器

1）壓縮機振動噪聲大。壓縮機通過橡膠減震墊安裝在支架上，當橡膠減震墊失效或者螺栓松動時，會引起振動噪聲偏大，這時需要重新更換減震墊或者緊固螺栓。壓縮機安裝無問題時，應該檢查壓縮機本體與控制器之間的三相線的插接件是否連接正常，是否造成缺相運行。當壓縮機缺相運行時，會產生較大的噪聲。三相線插接件位置如圖8所示。

圖8 三相線插接件位置

壓縮機出現刺耳的摩擦噪聲時，可以判斷壓縮機本體已經損壞，需要更換壓縮機。

當壓縮機出現明顯敲擊聲時，并且低壓管路表面出現嚴重結霜，可以判斷壓縮機出現液擊，一般由于蒸發器結霜或者制冷劑過量導致。可以分別排查蒸發器溫度傳感器和制冷劑的充注量。如果制冷劑充注過量，需要回收部分冷媒。低壓管路表面結霜圖片如圖9所示。

圖9 低壓管路表面結霜

2）鼓風機噪聲大一般有鼓風電機磨損、葉輪動平衡失效2類原因，都需要更換鼓風機。

3）冷凝風扇振動噪聲大。首先排除冷凝風扇安裝處的橡膠減震墊（有時與冷凝器集成在一起）是否失效，如果失效需要更換。若更換后問題依然存在，則屬于冷凝風扇電機磨損、葉輪動平衡失效導致，需要更換冷凝風扇。

2.5 壓縮機絕緣失效

主要表現為：整車無法上電，報絕緣故障，拔下壓縮機高壓插接件，絕緣故障消失。

1）拔下高壓插接件，使用絕緣測試儀檢測壓縮機高壓電源頻腳與外殼之間的阻值，檢測時使用500 V擋位，如果阻值小于20 MΩ，則該壓縮機內部絕緣失效。

2）確認壓縮機內部絕緣失效后，打開壓縮機控制器，觀察壓縮機與控制器之間是否有水存在，并測量三相線接線柱與殼體之間的阻值。如果小于20 MΩ，可以確認為壓縮機本體絕緣失效，更換壓縮機本體；否則壓縮機控制器絕緣失效，更換壓縮機控制器。

3 結論

本文結合實際案例對電動汽車空調系統的常見問題進行了分析和總結，為電動汽車空調問題排查提供了參考意見。

［1］ 王若平. 汽車空調［M］.北京：機械工業出版社，2009.

［2］ 麻友良.汽車空調技術［M］.北京：機械工業出版社，2011.

［3］ 魯植雄.汽車空調故障診斷圖解［M］.南京：江蘇科學技術出版社，2014.

（編輯楊 景）

Fault Analysis on Electric Vehicle A/C Cooling System

AN Xiao-peng
（Henan Lanhai Xineng Electric Automobile Co.， Ltd.， Xinxiang 453000， China）

In this article， the working principle of electric vehicle A/C cooling system is demonstrated. Combined with practical experience， common malfunctions are analyzed systematically， and specific solutions are proposed.

cooling system; electric compressor; pressure; fault; insulation failure

U463.851

B

1003-8639（2017）08-0072-03

2017-05-05

安肖鵬（1988-），男，漢族，河南周口人，助理工程師，主要從事電動汽車空調系統的設計和開發工作。