新能源汽車的空調(diào)壓縮機(jī)的檢測(cè)與維修

中圖分類號(hào)：U463.851 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1003-8639（2025）08-0170-03

【Abstract】 With the increasing popularityof new energy vehicles，the air conditioning compressor，as a core component，itsperformancedirectlyaffcts thecoling efectandenergconsumption.Duetothediferencesinthepower systems ofnew energyvehicles，thedesignofcompresors faces chalengessuchasenergy eficiencyratio，lightweight，and control logicoptimization.Moreover，inpracticalapplications，faultssuchasfailure tostartandpoorcolingoftenoccur. Thisarticleanalyzes thestructureandworking principleof the air conditioning compressor innew energy vehicles， compares the diferences with traditional fuel vehicles，lists commontypes of compressr motorssuch as fixed displacementandvariabledisplacement，andelaborates thediagnosis processandresultsof theairconditioningcontroller faults inthelow-voltagecontrolcircuit through thefaultcaseof Tesla Model3.Meanwhile，methodssuchas fault tree analysis，fault code maintenance，and instrumentand meter maintenanceare proposed.The maintenance principlesand safetyprecautions areemphasized.Itispointedoutthat maintenance personnel need toundergo professional training to ensure the normal operation of the compressor.

【Key Words】new energy vehicles；air conditioning compresor；low-voltage control circuit；scrollcompressor; fault tree analysismethod

0 引言

隨著新能源汽車技術(shù)的飛速發(fā)展，其在全球范圍內(nèi)的普及率正逐年攀升。空調(diào)系統(tǒng)作為新能源汽車的重要組成部分，其性能與可靠性直接關(guān)系到乘客的舒適度和駕駛體驗(yàn)。而空調(diào)壓縮機(jī)作為空調(diào)系統(tǒng)的核心部件，其工作狀態(tài)的好壞更是直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的制冷效果和能耗水平。近年來(lái)，隨著電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的廣泛應(yīng)用，新能源汽車空調(diào)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)與制造面臨著新的挑戰(zhàn)：一方面，新能源汽車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)的能效比和輕量化提出了更高要求；另一方面，由于新能源汽車電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃油車存在顯著差異，空調(diào)壓縮機(jī)的控制邏輯和故障診斷方法也需要相應(yīng)調(diào)整優(yōu)化。

然而在實(shí)際應(yīng)用中，新能源汽車空調(diào)壓縮機(jī)常出現(xiàn)壓縮機(jī)無(wú)法啟動(dòng)、制冷效果不佳、噪聲過(guò)大等故障，這些故障不僅影響乘客舒適度，還可能對(duì)車輛整體性能和安全性造成潛在威脅。因此，對(duì)新能源汽車空調(diào)壓縮機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的檢測(cè)與維修至關(guān)重要。本文旨在探討新能源汽車空調(diào)壓縮機(jī)的檢測(cè)與維修技術(shù)，為相關(guān)從業(yè)人員提供實(shí)用參考與指導(dǎo)。首先分析其工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，明確與傳統(tǒng)燃油車空調(diào)壓縮機(jī)的差異；其次詳細(xì)介紹常見(jiàn)故障類型及其可能原因，為故障診斷提供理論依據(jù)；最后探討檢測(cè)與維修方法，包括故障診斷流程、維修步驟和注意事項(xiàng)等，為實(shí)際維修工作提供有力支持。

1新能源汽車空調(diào)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

與傳統(tǒng)汽車空調(diào)不同，新能源車的空調(diào)系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶，轉(zhuǎn)而采用內(nèi)置電機(jī)。這種電控式空調(diào)器通常位于傳動(dòng)裝置附近，其工作原理是從高壓配電盒獲取高壓電能，以減少低壓線路的工作負(fù)荷。系統(tǒng)中配備帶有逆變器的壓縮機(jī)控制器，能夠?qū)?300～600V 的直流電（例如，奔馳S400車型的高壓蓄電池電壓為126V）轉(zhuǎn)換為交流電，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)。此外，該裝置上還裝有高低壓轉(zhuǎn)換器以及冷卻系統(tǒng)的高低壓管路。

觀察圖1可知，該電動(dòng)空氣調(diào)節(jié)器主要包含三大組件：首先是壓縮機(jī)控制器，其負(fù)責(zé)將HVDC轉(zhuǎn)換為AC電源，并驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)（內(nèi)置逆變器），此控制器通過(guò)CAN總線或LIN總線與其他控制單元進(jìn)行信息交換，接收壓縮機(jī)運(yùn)行指令；其次是三相電機(jī)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)渦輪壓縮機(jī)工作；最后是廣泛采用的螺旋壓縮機(jī)（圖2），它由兩個(gè)螺旋槳構(gòu)成——一個(gè)是靜止不動(dòng)的定螺儀，另一個(gè)是在定螺儀上環(huán)形運(yùn)動(dòng)的動(dòng)渦輪，這兩個(gè)螺旋槳具有相同線形，且間隔為 180^° ，即相位差為 180^° ○

圖3電動(dòng)渦旋式壓縮機(jī)的工作原理

2常見(jiàn)空調(diào)壓縮機(jī)分類

2.1 固定排量壓縮機(jī)

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升，固定排量壓縮機(jī)的排量也會(huì)相應(yīng)增加。但該系統(tǒng)不能根據(jù)制冷需求調(diào)整功率，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率。一般通過(guò)檢測(cè)蒸發(fā)器出口溫度來(lái)控制，實(shí)際運(yùn)行中，若環(huán)境溫度上升，壓縮機(jī)就會(huì)斷開(kāi)電磁離合器，使壓縮機(jī)停止工作。

2.2 可變排量壓縮機(jī)

圖1奔馳S400電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)

可變排量壓縮機(jī)能夠根據(jù)設(shè)定溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)。這種空調(diào)系統(tǒng)不檢測(cè)蒸發(fā)器出風(fēng)口溫度，而是通過(guò)監(jiān)測(cè)空調(diào)管路內(nèi)的壓力變化來(lái)調(diào)整壓縮機(jī)的壓縮比，實(shí)現(xiàn)對(duì)出風(fēng)口溫度的自動(dòng)控制。在制冷過(guò)程中，壓縮機(jī)會(huì)持續(xù)運(yùn)行，通過(guò)壓縮機(jī)內(nèi)部的調(diào)壓閥調(diào)節(jié)制冷強(qiáng)度。

2.3 曲軸連桿壓縮機(jī)

壓縮機(jī)工作過(guò)程大致分為吸氣、壓縮、排氣和膨脹四個(gè)階段。曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由氣缸內(nèi)壁、缸蓋和活塞上表面組成的工作容積周期性變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷劑的壓縮與輸送。

2.4軸向活塞式壓縮機(jī)

圖2電動(dòng)渦旋式壓縮機(jī)

軸向活塞式壓縮機(jī)被視為第2代壓縮機(jī)，常見(jiàn)類型包括擺盤(pán)壓縮機(jī)或斜盤(pán)式壓縮機(jī)，是當(dāng)前車輛中使用的可調(diào)節(jié)空氣壓縮機(jī)的主要類型。斜盤(pán)壓縮機(jī)核心組件為主軸和旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)，各個(gè)氣缸沿與壓縮機(jī)主軸平行方向移動(dòng)，圍繞主軸布置。

如圖3所示，壓縮機(jī)的操作過(guò)程分為吸氣、壓縮和排氣等步驟。在螺旋壓縮機(jī)工作中，因渦殼間相互摩擦，在其內(nèi)部形成一系列逐漸縮小的空腔，隨著空腔減小，制冷劑被擠壓進(jìn)入其中，最終到達(dá)中心排氣口。

2.5 旋轉(zhuǎn)葉片壓縮機(jī)

旋葉式壓縮機(jī)有圓形和橢圓形兩種氣缸形狀。在圓筒結(jié)構(gòu)中，由于轉(zhuǎn)子軸線與圓筒中心存在偏心，轉(zhuǎn)子需與圓筒內(nèi)壁的進(jìn)氣口和排氣口接觸；在橢圓形圓筒中，轉(zhuǎn)子軸心與橢圓中心重合。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，其葉片將缸體分割成多個(gè)空間，主軸旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，這些空間內(nèi)氣體體積變化，導(dǎo)致制冷劑蒸汽體積和溫度變化。

2.6 渦旋壓縮機(jī)

這種類型的壓縮機(jī)被稱為第4代壓縮機(jī)，本文介紹一種新型渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)方法，最常用組件是動(dòng)靜式和雙回轉(zhuǎn)式。它們工作部分主要由一個(gè)動(dòng)渦輪和一個(gè)靜渦輪構(gòu)成，動(dòng)渦輪和靜渦輪結(jié)構(gòu)相似，都包含一個(gè)端面板及從該面板延伸出來(lái)的漸開(kāi)線渦旋齒，這些部件設(shè)計(jì)為偏心且相互呈 180^° 角。靜止渦輪固定不動(dòng)，運(yùn)動(dòng)渦輪通過(guò)曲柄軸旋轉(zhuǎn)，在特定防反轉(zhuǎn)裝置約束下實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即只旋轉(zhuǎn)不發(fā)生自轉(zhuǎn)。

3新能源汽車空調(diào)壓縮機(jī)故障典型案例

3.1 案例背景

一輛行駛 33586km 的2021年高性能版特斯拉Model3，車主反饋接通空調(diào)A/C開(kāi)關(guān) 3min 后，空調(diào)出風(fēng)口一直無(wú)冷風(fēng)，多媒體屏幕提示“駕駛室空調(diào)控制系統(tǒng)需要保養(yǎng)，駕駛室加熱/制冷受限或不可用”。壓縮機(jī)故障如圖4所示。

圖4壓縮機(jī)故障

拆開(kāi)前艙儲(chǔ)物箱底座飾板，露出電動(dòng)壓縮機(jī)，接通空調(diào)A/C開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)空調(diào)壓縮機(jī)一直未運(yùn)行。使用道通MS909EV設(shè)備測(cè)試電動(dòng)壓縮機(jī)，結(jié)果顯示壓縮機(jī)本身未損壞，且電動(dòng)壓縮機(jī)的高壓配電回路正常，推測(cè)電動(dòng)壓縮機(jī)不工作可能是由于低壓控制回路故障造成。

3.2 診斷過(guò)程

為準(zhǔn)確診斷問(wèn)題，技術(shù)人員深入檢查空調(diào)系統(tǒng)核心部件—電動(dòng)壓縮機(jī)。首先拆除前艙儲(chǔ)物箱底座飾板，這一步驟雖繁瑣，但便于暴露電動(dòng)壓縮機(jī)及其周邊線路。飾板移除后，電動(dòng)壓縮機(jī)外觀整潔，無(wú)明顯損傷，初步排除物理?yè)p壞可能。隨后接通空調(diào)A/C開(kāi)關(guān)，監(jiān)控發(fā)現(xiàn)電動(dòng)壓縮機(jī)始終未啟動(dòng)，將故障范圍縮小至控制邏輯或供電系統(tǒng)。使用道通MS909EV對(duì)電動(dòng)壓縮機(jī)全面測(cè)試，結(jié)果顯示壓縮機(jī)本身及高壓配電回路正常，電壓穩(wěn)定，故技術(shù)人員將注意力轉(zhuǎn)向低壓控制回路。低壓控制回路負(fù)責(zé)接收車輛控制單元指令并調(diào)節(jié)電動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，其可能故障點(diǎn)包括線路老化、接觸不良、控制模塊故障等，技術(shù)人員決定逐一排查。

至此，技術(shù)人員將注意力轉(zhuǎn)向了低壓控制回路。低壓控制回路負(fù)責(zé)接收來(lái)自車輛控制單元的指令，并據(jù)此調(diào)節(jié)電動(dòng)壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。考慮到低壓回路可能存在的故障點(diǎn)較多，包括線路老化、接觸不良、控制模塊故障等，技術(shù)人員決定逐一排查，以期找到問(wèn)題的根源。

3.3 診斷結(jié)果

經(jīng)過(guò)一系列細(xì)致檢查與測(cè)試，技術(shù)人員鎖定故障核心為低壓控制回路中的空調(diào)控制器出現(xiàn)故障。空調(diào)控制器作為低壓控制回路關(guān)鍵組件，負(fù)責(zé)接收中央控制單元指令并調(diào)節(jié)電動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和運(yùn)行狀態(tài)。本次故障中，中央控制單元發(fā)出制冷指令，但空調(diào)控制器未能正確解析執(zhí)行，導(dǎo)致電動(dòng)壓縮機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，可能是控制器內(nèi)部微處理器存在程序錯(cuò)誤或硬件故障，也可能是控制器與電動(dòng)壓縮機(jī)之間通信線路存在信號(hào)衰減或干擾等隱性故障。根本原因是空調(diào)控制器在低壓控制回路中失效，導(dǎo)致電動(dòng)壓縮機(jī)無(wú)法工作，空調(diào)系統(tǒng)無(wú)法制冷。技術(shù)人員建議更換全新空調(diào)控制器，并檢查相關(guān)線路，確保通信暢通，以恢復(fù)空調(diào)系統(tǒng)正常功能。

4新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)故障維修原則

針對(duì)新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)故障，檢修方法主要包括故障樹(shù)檢修法、故障代碼檢修法、電器檢修法以及經(jīng)驗(yàn)診斷法，這些方法能迅速準(zhǔn)確定位故障，使檢修過(guò)程高效便捷。運(yùn)用故障樹(shù)分析法深入剖析故障現(xiàn)象原因，利用故障代碼檢修法讀取并優(yōu)先處理故障代碼，簡(jiǎn)單故障采用手工測(cè)試法排查，若問(wèn)題仍存在則使用專業(yè)設(shè)備檢修，若還無(wú)法解決則采用更換備件的檢修策略。

5新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)維修注意事項(xiàng)

全電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，高壓電池為制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及加熱系統(tǒng)中的PTC元件提供電力。因此，當(dāng)純電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，必須關(guān)注檢測(cè)和維修流程，嚴(yán)格遵守安全規(guī)范，禁止在通電狀態(tài)下進(jìn)行維修作業(yè)。電源電池配備專用維修手柄，拆卸前切勿擅自檢查或更換高壓電線及其連接器，防止發(fā)生危險(xiǎn)，必須始終遵循安全操作規(guī)程，防止高壓電擊或部件損壞等意外情況發(fā)生。

為確保高壓元件安全運(yùn)行，需采取防護(hù)措施防止灰塵、異物等雜質(zhì)侵入內(nèi)部。潤(rùn)滑油和貯藏式干燥器能有效吸收內(nèi)部水蒸氣，因此拆卸高壓元件后，必須及時(shí)封閉管口，防止水分和濕氣進(jìn)入管道內(nèi)部，關(guān)閉時(shí)確保間歇開(kāi)口完全封閉。此外，注意不要將不同種類的冷卻油混合使用于現(xiàn)有的汽車空調(diào)系統(tǒng)中，更換空調(diào)部件時(shí)，必須同時(shí)更換新的O型圈粘結(jié)劑，確保密封性能。

6結(jié)論

由于電動(dòng)空壓機(jī)依賴高壓電工作，因此在進(jìn)行新能源汽車安裝和維護(hù)作業(yè)前，維護(hù)人員必須接受相關(guān)專業(yè)培訓(xùn)和認(rèn)證。隨著新能源汽車尤其是全電動(dòng)汽車的普及，廣大汽車修理工人需不斷提升對(duì)新能源汽車維護(hù)和保養(yǎng)技術(shù)的認(rèn)知與了解。電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)作為新能源汽車核心部件，一旦出現(xiàn)互鎖現(xiàn)象，將導(dǎo)致車輛無(wú)法正常供電和運(yùn)行，若故障程度達(dá)到或超過(guò)臨界點(diǎn)，將觸發(fā)失效代碼，可能導(dǎo)致電力不足使車輛無(wú)法繼續(xù)行駛。因此，無(wú)論是檢查空調(diào)壓縮機(jī)的高壓插頭還是低壓插頭，維護(hù)人員都必須嚴(yán)格按規(guī)范流程操作，并借助儀器自診斷、數(shù)據(jù)流分析以及原因分析等手段，迅速解決與空調(diào)壓縮機(jī)相關(guān)的問(wèn)題。

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（編輯林子衿）