电动汽车空调暖风系统互锁保护电路

宋仲煜

（湖北省齐星汽车车身股份有限公司技术中心，湖北 随州 441300）

纯电动汽车的空调暖风控制系统相比于传统燃油汽车有很大的区别，传统燃油汽车的制热是靠发动机冷却水的热量来进行，而纯电动汽车的制热要靠专用的PTC电加热器来进行，因此纯电动汽车在传统燃油车的空调暖风控制系统上增加了PTC加热器单独控制电路。如果空调暖风系统控制原理设计不合理，就会使得纯电动汽车的制冷和制热系统可同时打开工作，存在一定的品质隐患。下面根据对比分析相关空调暖风系统控制原理，介绍一种简单实用的电动汽车空调暖风系统互锁保护电路。

1 常规汽车空调暖风系统控制原理

传统汽车的空调暖风系统原理是：制冷由发动机传动带通过电磁离合器带动压缩机工作，制热采用发动机冷却水制热，因此在驾驶室内部的室内机由鼓风机、空调蒸发器和暖风水箱组成，汽车空调暖风控制原理见图1［1］。

不管制冷制热都通过鼓风机送风，通过冷暖转换风门进行冷暖风的切换，当制冷时打开A／C开关JK2，冷暖转换风门关闭制热腔。由于暖风水箱内的温度不超过90℃，不会对塑料腔体外壳和冷暖转换风门造成影响。汽车制冷时风门转换示意图见图2。

2 纯电动汽车空调暖风系统控制电路

纯电动汽车的空调暖风系统控制不同于传统汽车，制冷采用高压电驱动的电动压缩机，制热采用高压电驱动的PTC电加热器［2］取代传统汽车的暖风水箱，空调暖风系统控制原理图也不同，电动汽车空调暖风常规控制原理图见图3［3］。

图1 汽车空调暖风控制原理图

从图3可以看出，当鼓风机开关S10闭合鼓风机工作时，空调A／C开关、PTC加热开关可同时闭合工作，存在一定的品质隐患，分析如下。

图2 汽车制冷时风门转换示意图

图3 电动汽车空调暖风常规控制原理图

当制热时，冷暖转换风门关闭制冷腔，闭合PTC加热开关，K5继电器线圈得电吸合后闭合触点30与87脚，主控VCU的V22B脚得到正极信号后，由VCU的V24D脚输出PTC使能信号给高压配电盒，高压配电盒控制动力电池提供高压电源给PTC加热器工作制热。

当制冷时，冷暖转换风门关闭制热腔，闭合A／C开关，K4空调继电器线圈得电吸合后闭合触点30与87脚，主控VCU的V21B脚得到正极信号后，由VCU的V24C脚输出空调使能正极信号给K6空调主控继电器，K6线圈得电吸合后闭合触点30与87脚，高压配电盒检测到空调使能信号 （+）后控制动力电池输出高压电源给压缩机，同时压缩机内部控制器吸合动作，压缩机开始工作制冷。

在制冷时，如果驾驶室人员误操作将PTC加热开关闭合，此时PTC电加热器也会得到高压同时制热。由于PTC加热器芯体发热温度通常高于100℃，瞬时温度有的可能高于130℃时PTC加热器的热保护器才有动作，在PTC加热器的热保护器断开前，封闭的制热腔体内热量来不及扩散，腔体内温度急剧升高至120℃左右，对室内机塑料腔体及风门烘烤，造成风门及腔体变形，严重的可造成熔化起火现象。电动车制冷时风门转换示意图见图4。

在制热时，如果驾驶室人员误操作将A／C开关闭合，此时压缩机也会得到高压同时制冷，封闭的制冷腔体内冷气来不及扩散造成蒸发器结冰，损坏空调系统同时造成整车电量的损失。电动车制暖时风门转换示意图见图5。

图4 电动车制冷时风门转换示意图

图5 电动车制暖时风门转换示意图

3 增加互锁保护的纯电动汽车空调暖风系统控制电路

上述现象在我们为东风特汽、恒天新楚风等电动车厂配套的驾驶室上都出现过，严重的造成塑料腔体及冷暖转换风门熔化变形不得不更换，存在起火的品质隐患，在市场上产生很大的恶劣影响和损失。经过分析发现上述空调暖风控制系统原理图存在一定的设计缺陷，针对故障现象笔者对原理进行了优化改进，在原来的基础上增加了互锁保护继电器K7、K8，电动汽车空调暖风互锁保护控制原理图见图6。

图6 电动汽车空调暖风互锁保护控制原理图

当制冷时，空调A／C开关闭合，K4空调继电器线圈得电吸合后闭合触点30与87脚，主控VCU的V21B脚得到正极信号后，由VCU的V24C脚输出空调使能正极信号给K6空调主控继电器，K6线圈得电吸合后闭合触点30与87脚，高压配电盒检测到空调使能信号 （+）后控制动力电池输出高压电源给压缩机，同时压缩机内部控制器吸合动作，压缩机开始工作制冷，同时K7互锁继电器线圈得电吸合，K7继电器的触点30与87a断开，触点30与87闭合，断开了低压蓄电池电源与PTC加热开关的联接，此时即使闭合PTC加热开关，K5继电器线圈无电不会吸合，高压配电盒检测不到PTC使能信号，不会控制动力电池输出高压电源给PTC加热器工作制热。

当制热时，PTC加热开关闭合，K5继电器线圈得电吸合后闭合触点30与87脚，主控VCU的V22B脚得到正极信号后，由VCU的V24D脚输出PTC使能信号给高压配电盒，高压配电盒控制动力电池提供高压电源给PTC加热器工作制热，同时K8互锁继电器线圈得电吸合，继电器的触点30与87a断开，触点30与87闭合， 断开了低压蓄电池电源与空调A／C开关的联接，此时即使闭合空调A／C开关，K4、K6继电器线圈无电都不会吸合，高压配电盒检测不到空调使能信号，不会控制动力电池输出高压电源给空调压缩机工作制冷。

4 小结

综上所述，不管电动汽车的空调系统进行制冷或制热时，都不会因为车上人员的误操作而造成品质故障问题的出现，笔者认为该互锁保护控制电路简单实用，提高了电动汽车空调暖风系统的可靠性，提出来供大家参考。