新能源車輛暖風和空調系統淺析(下)

◆文/江蘇 吳書龍 譚婷

(接上期)

三、新能源汽車暖風和空調制冷原理

1.暖風系統原理

新能源汽車的暖風系統與傳統車暖風系統差別較大，傳動汽車采用發動機冷卻液熱量進行取暖，而比亞迪e5暖風系統采用PTC水加熱器進行取暖，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。

暖風系統儲水壺的冷卻液經電子水泵輸送到PTC水加熱器，經過加熱的冷卻液輸送到暖風芯體，經鼓風機將暖風芯體周圍的熱量輸送到駕駛室各出風口，暖風芯體的冷卻液經回水管回到暖風系統儲水壺，然后再次進行循環，如圖6所示。

圖6 暖風系統原理

與空調壓縮機相似，PTC加熱器低壓控制部分由空調控制器經總線控制，其1號線為加熱器控制單元的電源，2號線為搭鐵，而PTC水加熱采用的是高壓系統如圖7所示。

圖7 PTC水加熱系統電路圖

2.空調制冷系統原理

比亞迪e5空調系統為BC14電動壓縮機自動調節式空調，該系統利用蒸汽壓縮式制冷循環制冷，制冷劑為R410a，冷凍油型號為POE，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由電機控制。

通過空調面板打開空調后，空調控制器會通過高壓側的壓力傳感器、低壓側的壓力溫度傳感器和蒸發器溫度傳感器信號控制電動壓縮機工作。電動壓縮機的電源通過高壓電控總成中的空調接觸器進行控制。由電子膨脹閥精確控制流量的功能整體提升空調系統工作效率。

由空調驅動器驅動的電動壓縮機將氣態的制冷劑從蒸發器中抽出，并將其壓入冷凝器。高壓氣態制冷劑經冷凝器時會通過液化進行熱交換(釋放熱量)，熱量被車外的空氣帶走。高壓液態的制冷劑經膨脹閥的節流作用而降壓，低壓液態制冷劑在蒸發器中氣化而進行熱交換(吸收熱量)，蒸發器附近被冷卻了的空氣通過鼓風機吹入車廂。氣態的制冷劑又被壓縮機抽走，泵入冷凝器，如此使制冷劑進行封閉的循環流動，不斷地將車廂內的熱量排到車外，使車廂內的氣溫降至適宜的溫度。

空調控制器檢測到中壓開關低電平信號后，控制風扇高速轉。風扇高速工作之前，低速風扇必須先運行2s，然后風扇高速運轉。

電子風扇的運行，是通過主控制器對三個繼電器的控制來實現的。開啟壓縮機的同時，空調控制器會檢測系統壓力值，當打空調系統壓力小于2.7MPa 時，發送低速檔位；當空調系統壓力不低于2.7MPa 時，發送高速檔位。

散熱器風扇有B14(A)和B14(B)兩個電機組成，可形成高速和低速兩種模式，其基本工作原理是高速時兩個風扇單獨供電模式，低速時兩個風扇為串聯供電模式，如圖8所示。

3.風扇高速電路

風扇高速電路模式為高速風扇繼電器KB-3開關吸合，其線圈由保險絲F4/1來電，經主控K49(B)-5控制搭鐵，其開關由保險絲F1/16來電，為風扇電機B14(A)供電，風扇電機B14(A)工作；低速風扇繼電器KB-1開關吸合，其線圈由保險絲F4/1來電，經主控K49(B)-4控制搭鐵，其開關由保險絲F1/5來電，為風扇電機B14(B)供電，風扇電機B14(B)負極1號線連接到K49(B)-2風扇模式繼電器88號端子(此時主控K49(B)-5控制風扇模式繼電器工作)經88a端子搭鐵，風扇電機B14(B)工作。由此可見，風扇高速運轉時兩個風扇為單獨供電模式。

圖8 散熱器風扇電路圖

4.風扇低速電路

風扇低速電路為常電經F1/5到低速繼電器KB-1開關到風扇電機B14(B)，然后到風扇模式繼電器KB-2開關，經風扇模式繼電器88號端子到風扇電機B14(A)后搭鐵。由此可見，風扇低速運轉時兩個風扇為串聯模式。

電動壓縮機是否允許開啟由BMS根據整車動力電池電量情況及空調控制器來判斷，當整車動力電池電量足夠時，開啟空調制冷，電動壓縮機即可工作。空調控制器通過空調子網總線控制電動壓縮機，如圖9所示。

圖9 電動壓縮機電路圖

四、新能源汽車暖風和空調系統故障案例

一輛比亞迪e5車輛，在運轉過程中鼓風機及風速均正常，但無制冷和暖風出現。

1.故障分析

車輛可以上OK電(能正常上高壓電，系統無故障)行駛，說明動力電池允許對外放電，且高壓預充完成后主接觸器吸合也是正常的。那么暖風和空調制冷不工作的原因可能是空調管路壓力故障、空調CAN子網故障、空調高壓供電故障、PTC水加熱器或電動壓縮機自身故障。

2.故障診斷與排除

整車上OK電后，開啟空調并將溫度調到最高，5min后風口依然沒有暖風輸出，可以確定制熱有故障，空調管路如果有問題不會影響到制熱，因此，初步排除空調管路問題；連接VDS1000對整車進行掃描，電動壓縮機模塊顯示不存在，并讀取到PTC模塊故障碼：與電動壓縮機失去通訊、負載電源欠壓，如圖10所示。進一步進入“空調加熱器”模塊讀取數據流，發現負載高壓電源電壓只有1V(即沒有高壓電輸入)。

打開高壓電控總成側面防護蓋，測量32A高壓空調保險，不導通，如圖11所示。懷疑空調高壓線路或負載(電動壓縮機或PTC)短路引起保險燒損，進一步測量電動壓縮機高壓正負極之間為導通，確認為壓縮機內部短路引起。

圖11 測量保險絲

更換電動壓縮機及32A保險，抽真空并加注制冷劑(R410a，430g)后，試車故障排除。

3.故障小結

本案例維修中，巧用了PTC的數據流，確定無高壓輸入；且根據整車高壓結構，車輛能夠正常行駛，說明主接觸器及電池包內部接觸器都是正常吸合的，此時電動壓縮機及PTC也應該有高壓輸入，結果卻無高壓輸入，進而想到了32A空調保險是否完好；然后根據保險燒損再確定相關用電設備是否短路。

(全文完)