新能源車輛暖風和空調系統淺析(上)

◆文/江蘇 譚 婷 吳書龍

隨著新能源汽車的日益增多，其暖風和空調系統維護與故障維修也逐漸增多，但很多汽車維修人員對新能源汽車了解較少，在維修新能源汽車的暖風和空調時往往束手無策，本文將介紹新能源汽車暖風和空調的主要結構，并結合實際案例分享維修技巧和注意事項，以期對讀者有所幫助。

一、新能源車輛暖風和空調系統簡介

1.傳統皮帶式空調系統

有些混合動力汽車采用的是傳統皮帶式空調壓縮機，如果空調系統工作時，車輛的怠速停止(怠速啟停)功能使發動機關閉，那么空調壓縮機也會停止工作，但車輛的鼓風機會繼續向車內輸送空氣，最終使空調壓縮機不工作。雖然這在某種程度上可以讓乘車人員感到涼爽，但發動機停機時間過長可能會使人難受，例如長時間等紅綠燈時。這類車輛通常能夠取消怠速啟停，并激活發動機工作，使其滿足任意長時間的空氣調節需求。

2.電動式空調系統

傳統的皮帶式空調系統有時會大幅拉低車輛的燃油經濟性，但電動空調壓縮機比傳統的空調壓縮機更有效率，尤其當電機由類似于動力電池組這樣的高壓部件來供給較高電壓時。

一般而言，電動空調壓縮機是通過小型變頻器驅動的交流電動機帶動。電動空調壓縮機如圖1所示。壓縮機的變頻器可以整合到壓縮機組件中，或者也可以并入到車輛的主變頻器組件等部件里。電動空調壓縮機將電動機整合到了空調壓縮機室中后，壓縮機并非由離合器控制，因為壓縮機可以通過改變電動機轉速來不斷改變其輸出功率。影響壓縮機輸出功率的因素包括蒸發器溫度、車廂溫度、環境溫度及目標蒸發器溫度等。電動空調壓縮機沒有采用軸端密封設計，這使得以往傳統空調中軸端泄露的情況不會發生。

電動空調壓縮機通過使系統制冷劑在電動機周圍或附近循環進而使電動機冷卻。由于空調系統的冷凍機油懸浮在制冷劑中，因此，冷凍機油一定不能導電。常規的冷凍機油會污染系統，可能會導致汽車的車載診斷系統設定診斷故障碼(DTC)出現高壓電接地的故障。在這種情況下，難以從系統中徹底清除污染油，有時可能需要更換整個部件。

3.混合式空調系統

這里的“混合”式空調系統與混合動力汽車無關，混合式空調系統是由皮帶式空調壓縮機和電動空調壓縮機共同組成的混合一體機。2006～2011款的本田思域混合動力汽車就采用的此種類型。正常工作時，空調控制系統會選擇最有效率的機械驅動模式或電驅動模式，它既可以由發動機驅動，也可以由電動機驅動，還可以由兩者一起驅動。當發動機不工作時，電動機就可以驅動空氣壓縮機繼續工作，保證車內的溫度。如果室外溫度特別高，需要高速制冷，而單靠電動機驅動已經滿足時，發動機系統就會自動啟動，將冷氣源源不斷地供到車內。當車內溫度已經穩定到最佳水平時，發動機又會自動關閉，從而節約油耗。

4.遙控空調系統

遙控空調系統能讓駕駛員只通過智能手機應用程序或按一下汽車密鑰卡按鈕就可以激活空調系統。在傳統的混合動力汽車中，車內空調運行時間取決于動力電池的荷電量(SOC)，使用手機應用或汽車密鑰卡遙控空調打開后，最多可運行3min時間。在插電式混合動力汽車中，遙控空調最多可以運行10min，這是因為車內空間越大所需空調運作時間越多。

當發出激活遙控空調系統的命令后，如果車門尚未鎖上，則車輛的控制系統會鎖住車門；并閉合電池包的高壓主繼電器，從而使電池包可以帶動空調壓縮機工作。但是，雖然高壓主繼電器處于閉合狀態，遙控空調系統其實并沒有使車輛上電(READY為ON)。在遙控空氣調節超時、動力電池的荷電量低于規定閾值、車輛的車門處于解鎖狀態等情況下，它將發出關閉遙控空調系統的命令。

5.車內太陽能通風系統

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

通常情況下，太陽能通風系統是通過開關來控制的。當車內溫度上升到高于規定溫度值時，如果接通太陽能通風系統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激活汽車內部風機。在昏暗或多云的天氣，太陽能通風系統可能無法產生足夠的電壓。有些太陽能通風系統還可以控制車內通風口。所以風扇控制器通常是獨立安裝的，這樣就使太陽能電池板的電壓與汽車的電氣系統分隔開來。

二、新能源車輛暖風和空調系統的結構

本文以比亞迪純電動汽車e5為例，空調系統為BC14電動壓縮機自動調節空調。此系統主要由電動壓縮機、冷凝器、HV AC總成、制冷管路、PTC、暖風水管、風道、空調控制器等零部件組成，如圖2所示。比亞迪純電動汽車e5具有制冷、采暖、除霜除霧、通風換氣4種功能。該系統利用PTC水加熱器采暖，利用蒸汽壓縮式制冷循環制冷，制冷劑為R410a，加注量430g；冷凍油型號為POE，加注量135mL。控制方式為按鍵操縱式。自動空調箱體的模式風門、冷暖混合風門和內外循環風門都是電機控制。

圖2 比亞迪e5暖風和空調系統

1.電動壓縮機

制冷系統采用電動壓縮機，額定功率2kW；在機艙靠左側，固定在變速器上，如圖3所示。系統工作時，高壓壓力2.0～3.0MPa； 低壓壓力0.5～1MPa；在空調系統回路中起驅動制冷劑的作用，其將機械能轉換為熱能；基本功能：驅動和建立壓力差。

圖3 比亞迪e5電動壓縮機安裝位置

2.PTC水加熱器

暖風系統采用PTC(Positive Temperature Coefficient，正溫度系數)水加熱器，額定功率6kW ，PTC加熱冷卻液后供給暖風芯體。該PTC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、電流采集以及對應的自動保護程序，安裝位置如圖4所示。

圖4 比亞迪e5PTC加熱器安裝位置

3.空調控制器

空調控制器是整個空調系統(包括制冷、采暖)的總控中心，協調控制空調系統的工作，它安裝在蒸發箱體底部，如圖5所示。空調控制器在整車CAN網絡上屬于舒適網，但它與電動壓縮機模塊、PTC模塊組成一個空調子網。

圖5 比亞迪e5空調控制器及安裝位置