純電動汽車學習入門(十二)
——輔助系統(上)

2022-10-18 08:27:54北京李玉茂

汽車維修與保養 2022年7期

◆文/北京李玉茂

(接上期)

電動汽車也會采用很多已經在燃油汽車上使用的輔助系統，如EPS電動轉向系統、ABS制動系統等，這些系統的相關知識汽車維修技術人員早已掌握。本文只介紹電動汽車專有的輔助系統：電動壓縮機、PTC加熱器、冷卻系統、制動助力系統。

一、電動壓縮機

1.制冷系統組成

空調系統包括制冷、加熱、通風、空氣凈化、電子控制5個子系統，制冷系統主要由電動壓縮機、冷凝器、儲液干燥罐、膨脹閥、蒸發器、壓力開關等組成，如圖1所示。

圖1 制冷系統組成

制冷系統分為低壓和高壓兩個部分，低壓壓力范圍0.2～0.25MPa，高壓壓力范圍1.5～1.6MPa，平衡狀態的壓力在0.6MPa左右，使用R134a制冷劑和專用冷凍油。制冷劑循環如圖2所示，藍色數值是低溫低壓氣態，紅色數值是高溫高壓氣態，橘色數值是高溫高壓液態，綠色數值是低溫低壓霧狀，單位bar，1bar=0.1MPa。

圖2 制冷劑循環

2.電動壓縮機

(1)對電動壓縮機的要求

電動汽車對壓縮機的要求首先是效率高，然后是結構緊湊、質量輕、噪聲低、成本低、能在各種氣候下工作。壓縮機由電機直接驅動，應能適應電機高轉速性能。

(2)安裝位置

電動壓縮機是電動汽車專有設備，是用來代替發動機皮帶驅動的壓縮機。電機控制器、電機與壓縮機集成一體，用3條螺栓將電動壓縮機固定在底盤上，如圖3所示，而不是像燃油汽車那樣固定在發動機的一側。

圖3 電動壓縮機安裝位置

(3)電機類型

有直流和交流兩種類型，直流電機通過改變電壓調速，交流電機通過改變三相交流電的頻率調速。

北汽新能源EV200采用直流無刷無傳感器電機。如圖4所示，高壓插接器是從高壓盒引來的高壓正、高壓負兩根電線，低壓插接器是12V正極線、接地線、用于控制轉速的PWM信號線、CAN-h和CAN-l線。電機控制器采用可控硅，改變直流電壓進行有級或無級調速。

圖4 直流無刷電機

電動壓縮機的內部構造如圖5所示，定子有6個線圈磁極，轉子是永久磁極，電機控制器控制轉速范圍在1 000～6 500r/min。電機以吸入的制冷劑直接冷卻，電機控制器通過外殼間接冷卻。

圖5 電動壓縮機結構

(4)壓縮機類型

燃油汽車的壓縮機有斜盤式(固定排量)、可變斜盤式(可變排量)。電動汽車常采用渦旋式壓縮機，排量不變，通過調節直流電機的電壓，或者改變交流電機的頻率來改變輸出流量。

3.渦旋式壓縮機

(1)優點

①高效節能、可靠性高。吸氣、壓縮、排氣連續單向進行，沒有柱塞壓縮時的氣體泄漏，軸密封采用摩擦小的柔性機構。

②結構簡單、體積小、質量輕。零件數量是活塞式壓縮機的三分之一，體積是柱塞式壓縮機的40%，質量是柱塞式壓縮機的85%。

③容積效率高，因為沒有吸氣閥，氣體在多腔室連續壓縮，所以容積效率高，特別適用于變頻調速電機。

④啟動轉矩小、噪聲低、振動小。一對渦旋盤中幾個月牙空間可以同時進行壓縮，即多腔室連續壓縮，數個不同相位的工作循環同時進行，前一個波峰恰與后一個波谷疊合，故使驅動轉矩變化很小，壓縮機運轉平穩。由于排氣連續進行，排氣閥片的機械撞擊和氣流脈動幾乎不存在，噪聲比其他類型壓縮機低3～5dB。運動部件作半徑很小的圓周運動，慣性小，振動非常小。

(2)結構

如圖6所示，渦旋式壓縮機主要由靜渦旋盤、動渦旋盤、定子(軸向止推機構)、轉子(偏心回轉機構)、排氣閥片及密封件組成。因為氣體被吸入兩個渦旋盤之間，被壓縮而提高壓力，所以稱作渦旋式壓縮機。

圖6 渦旋盤

(3)工作原理

兩個渦旋盤同為漸開線形，靜渦旋盤與動渦旋盤相互成180°裝配在一起，如圖7所示。靜渦旋盤固定，動渦旋盤沿著很小的偏心距(偏心回轉半徑)軌道逆時針擺動。動渦盤只有公轉，沒有自轉，并與靜渦旋盤接觸，兩個盤之間形成3個變容積的腔室。

動渦旋盤逆時針擺動1周(360°)，如圖8所示，第1個腔室在吸氣(氣體以藍色表示)，第2個腔室將上一周吸入的氣體壓縮(氣體以黃色表示)，第3個腔室將上一周壓縮的氣體排出(氣體以紅色表示)。網上有很多渦旋式壓縮機工作原理的視頻，讀者觀看后會一目了然。壓縮機持續進行吸氣、壓縮、排氣循環，沒有負荷的起伏變化，因此運轉非常平穩，這種特性對驅動電機非常有利。