浅谈新能源汽车空调系统工作原理与检修注意事项

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来源：《探索科学》2019年第04期

        【摘; 要】在能源缺乏和环保需求的压力下，新能源汽车成为汽车未来的发展方向，我国为新能源汽车特别是纯电动汽车的发展提供有利的支持，使得纯电动汽车的销量大步上升。本文介绍纯电动汽车空调的特点、工作原理、检修注意事项，分析电动汽车空调不凉的常见故障和检修方式。

        【关键词】新能源汽车;空调系统;工作原理;检修;注意事项

        一、新能源车辆暖风和空调系统简介

         1.传统皮带式空调系统

         有些混合动力汽车采用的是传统皮带式空调压缩机，如果空调系统工作时，车辆的怠速停止（怠速启停）功能使发动机关闭，那么空调压缩机也会停止工作，但车辆的鼓风机会继续向车内输送空气，最终使空调压缩机不工作。虽然这在某种程度上可以让乘车人员感到凉爽，但发动机停机时间过长可能会使人难受，例如长时间等红绿灯时。这类车辆通常能够取消怠速启停，并激活发动机工作，使其满足任意长时间的空气调节需求。

         2.电动式空调系统

         传统的皮带式空调系统有时会大幅拉低车辆的燃油经济性，但电动空调压缩机比传统的空调压缩机更有效率，尤其当电机由类似于动力电池组这样的高压部件来供给较高电压时。

         一般而言，电动空调压缩机是通过小型变频器驱动的交流电动机带动。压缩机的变频器可以整合到压缩机组件中，或者也可以并入到车辆的主变频器组件等部件里。电动空调压缩机将电动机整合到了空调压缩机室中后，压缩机并非由离合器控制，因为压缩机可以通过改变电动机转速来不断改变其输出功率。影响压缩机输出功率的因素包括蒸发器温度、车厢温度、环境温度及目标蒸发器温度等。电动空调压缩机没有采用轴端密封设计，这使得以往传统空调中轴端泄露的情况不会发生。

         电动空调压缩机通过使系统制冷剂在电动机周围或附近循环进而使电动机冷却。由于空调系统的冷冻机油悬浮在制冷剂中，因此，冷冻机油一定不能导电。常规的冷冻机油会污染系统，可能会导致汽车的车载诊断系统设定诊断故障码（DTC）出现高压电接地的故障。在这种情况下，难以从系统中彻底清除污染油，有时可能需要更换整个部件。

         3.混合式空调系统

         这里的“混合”式空调系统与混合动力汽车无关，混合式空调系统是由皮带式空调压缩机和电动空调压缩机共同组成的混合一体机。2006～2011款的本田思域混合动力汽车就采用的此种类型。正常工作时，空制系统会选择最有效率的机械驱动模式或电驱动模式，它既可以由发动机驱动，也可以由电动机驱动，还可以由两者一起驱动。当发动机不工作时，电动机就可以驱动空气压缩机继续工作，保证车内的温度。如果室外温度特别高，需要高速制冷，而单靠电动机驱动已经满足时，发动机系统就会自动启动，将冷气源源不断地供到车内。当车内温度已经稳定到最佳水平时，发动机又会自动关闭，从而节约油耗。

         4.遥控空调系统

         遥控空调系统能让驾驶员只通过智能手机应用程序或按一下汽车密钥卡按钮就可以激活空调系统。在传统的混合动力汽车中，车内空调运行时间取决于动力电池的荷电量（SOC），使用手机应用或汽车密钥卡遥控空调打开后，最多可运行3min时间。在插电式混合动力汽车中，遥控空调最多可以运行10min，这是因为车内空间越大所需空调运作时间越多。

         当发出激活遥控空调系统的命令后，如果车门尚未锁上，则车辆的控制系统会锁住车门;并闭合电池包的高压主继电器，从而使电池包可以带动空调压缩机工作。但是，虽然高压主继电器处于闭合状态，遥控空调系统其实并没有使车辆上电（READY为ON）。在遥控空气调节超时、动力电池的荷电量低于规定I值、车辆的车门处于解锁状态等情况下，它将发出关闭遥控空调系统的命令。

         5.车内太阳能通风系统

         有些混合动力汽车和纯电动汽车将太阳能电池板安装在汽车的车顶，当车辆断电（READY为OFF）且在炎热的天气下停车时，可以打开太阳能通风系统使车内通风透气，但是太阳能电池板不会为车辆动力电池包充电。

         通常情况下，太阳能通风系统是通过开关来控制的。当车内温度上升到高于规定温度值时，如果接通太阳能通风系统并且太阳能电池板能够输出足够的电压，太阳能电池板的电流就会激活汽车内部风机。在昏暗或多云的天气，太阳能通风系统可能无法产生足够的电压。有些太阳能通风系统还可以控制车内通风口。所以风扇控制器通常是安装的，这样就使太阳能电池板的电压与汽车的电气系统分隔开来。

        二、新能源汽车空调系统的检修方案分析

         1.新能源汽车空调系统维修保护措施分析

         维护人员在进行故障排查维修时必须注意安全防护措施。采取外部防护措施，如穿戴绝缘防护手套，绝缘橡胶鞋以及防护眼镜等。这些安全防护产品在选用时必须按照额定压力大于待测量的最高压力值，且不得损坏。在进行维护工作之前，必须使用警示栏进行安全隔离，并建立高压警告标志，以避免发生安全事故。在修理车辆时，将设立一名专职监护人员来监督所有维护过程，监督维修过程中所有规范的操作。拆下紧急维护开关10分钟后，用万用表测量车辆的高压电路，以便系统的高压部分可以在没有电的情况下进行维修。在修理高压系统之前，将主体接地线连接到纯电动车专用维护站的地线上。

         2.新能源汽车空调维修操作规范要求

         为了检修和排查新能源汽车的空调系统所面临的问题，必须严格遵循以下维护措施，目的是防止事故的产生。首先，关闭点火开关并将钥匙移出智能系统的检测范围，同时断开辅助电池的负极。其次，维修人员必须戴上专业的防护工具，并采用警示杆等安全隔离措施。最后，将橙红色维修杆与高压电池断开，等待10分钟以上，确保变压器内的高压电源为0V后，方可根据实际故障现象修复故障。

        三、新能源汽车空调系统的发展趋势

        新能源汽车作为节能减排和新兴战略产业的重要内容发展趋势是加大使用高品位能源的比重，能源使用效率也要越来越高，新能源汽车的空调系统作为汽车能源消耗的主要部分也必须要符合这一发展趋势。制冷系统和制采暖系统是空调系统的两大耗能部分，制冷系统的主要能源消耗集中在压缩机上，他一般需要消耗机械能或者電能等高品位的能源;制热系统的能源消耗量更大一些，但其可以利用余热等低品位的能源。因此应根据整车的能源配置情况合理选择空调系统的技术方案。新能源汽车空调系统的明显优势就是高效节能，这也是空调系统研发的核心问题，要进一步研究新技术提升这种优势。

        对于制冷系统，利用新技术来提高COP值，如高效率低温差热交换器技术研究（包括蒸发器和冷凝器）、能量回收型的节流膨胀装置研究和高效率压缩机技术研究等。对于采暖系统，希望能够尽量回收余热，在余热小能满足需求时应尽量减少对高品位能源的消耗。如可以研究热泵制热技术，该技术理论上能达到3以上的制热能效比。电动汽车热泵空调系统就是这种发展趋势，在其热泵空调系统的风道中，采用了车内冷凝器和蒸发器的结构。制冷工况循环为：由压缩机经四通阀至车外冷凝器，再经电子膨胀阀1、车内蒸发器制冷后回到压缩机。制热及除霜工况循环为：由压缩机经四通阀至车内冷凝器，再经电子膨胀阀2节流、车外冷凝器蒸发换热后通过电磁阀回到压缩机。

        结语

        新能源汽车空调系统与传统的空调系统相比较，更加高效和节能，但在控制与维修方面变得更加复杂，需要全面深入地了解和掌握全电动空调系统的控制原理与故障诊断方法，充分利用全电动空调系统的故障自诊断功能，才能排除故障。

        参考文献

        [1]艾克热木江·赛买提，赵同.新能源汽车空调系统技术分析[J].汽车与配件，2016（11）：56-57.

        [2]李俊芳.电动轿车自动空制模式研究[D].吉林大学，2017.

        [3]黄朝宗.热泵型新能源汽车空调系统设计及实验研究[D].合肥工业大学，2017.