纯电动汽车用涡旋式压缩机常见故障分析

卢军豪，王景松，徐柏兴，程帅朋，孙 强

（郑州比克新能源汽车有限公司，河南 郑州 451450）

1 概述

空调系统 （图1）是纯电动汽车必备系统，而作为空调系统主要部件之一的压缩机则是空调系统的心脏。由于整车的噪声较小，所以就要求压缩机的噪声低于80分贝，而传统车用涡旋压缩机无法满足这一指标要求。此外，传统压缩机在变排量性能、能耗以及制冷剂泄漏方面已经达到瓶颈，而纯电动涡旋式压缩机可以很轻易达到并超越上述要求。综上，纯电动压缩机得到普及。随着此种压缩机市场保有量增加，出现故障比例也逐渐增多，本文主要阐述此种压缩机出现的几种常见故障及判断方法。

图1 纯电动汽车空调系统

2 涡旋式压缩机主要故障

2.1 绝缘故障

2.1.1 外部原因

压缩机本身防水性能不达标 （IP67），可能原因如下：高低压插接件盲孔胶塞安装不到位或者丢失，如图2、图3所示。

图2 插接件防护不到位

图3 插接件未安装到位

2.1.2 内部原因

1）压缩机驱动控制器电路板烧毁。驱动控制器电子元件品质不合格或者PCB板设计不规范都有可能导致电路板烧毁，一般情况下电路板烧毁的部件为电容，导致电容烧毁的可能性原因有：①电压极不稳定；②温度过高；③谐波电流存在；④元器件选型不合理。

电容爆炸产生的碳粉可能会污染电路板，导致驱动控制器模块与壳体导通，从而使压缩机绝缘不合格，如图4所示。

图4 电容爆炸碳粉污染电路板

2）电机匝间短路会使绕组三相电流不平衡。匝间短路的绕组线圈中将产生很大的环流使线圈严重发热，进一步破坏线圈的绝缘性能，达到整车绝缘阈值时使车辆不能够起动。电机过载、过电压、单相运行、绝缘材料不合格、绕组外伤及粉尘进入都会造成绝缘破损，形成匝间短路。图5为不对称三相电路。

正常情况下，三相直流绕组不平衡度不大于1%。可以使用微欧计测量绕组直流电阻，测量时，通过绕组的电流应不超过其额定电流的10%，通电时间不超过1min。星形连接的绕组电阻值按照公式 （1）～（3）计算：

图5 不对称三相电路

式中：Rmed=（RVW+RWU+RUV） ／2；RVW、RWU、RUV——分别是出线端V与W、W与U和U与V之间测得的电阻值，mΩ；RU、RV和RW——分别为各相的相电阻，单位为mΩ。

2.2 启动失败

压缩机启动几秒后马上停止，这样的过程重复3次之后，整车会判定为压缩机启动失败。导致此种情况可能原因有：①冷媒加注量／保有量错误；②膨胀阀或者管路堵塞导致系统压力超过阈值；③电子风扇不工作或者冷凝器太脏；④蒸发器表面温度传感器或者控制面板等故障；⑤压缩机总成故障 （驱动控制器或者相电流过大触发停机保护）。

2.2.1 动涡旋盘损坏

压缩机启动失败，读取数据流，报有过流故障，将故障驱动器模块调换到其他正常压缩机上可以正常启动，判断压缩机本体损坏导致此故障。对压缩机本体拆解，发现压缩机内部的动涡旋盘外部型线破裂 （图6），压缩机电机轴抱死堵转，导致绕组中的感应电流大大增加，压缩机报过流故障导致启动失败。

图6 动涡旋盘损坏

2.2.2 三相不平衡或电流采样电路异常

电动压缩机的三相分别为U、V、W，当三相间的相电压不平衡，即如果发生缺相时压缩机正在运转，它将继续运行但会有比较大的负载电流。电机绕组很快过热，正常情况下压缩机会出现热保护而停机。一般压缩机都有相电流采样故障报警，但是也存在三相采样电路异常造成故障。

在排除电机本身三相冷态直流绕组阻值正常的情况下，压缩机三相不平衡的主要原因有两个。

1）压缩机接线端子脱落或缺相。图7是压缩机电机驱动器三相线束端子，直接与压缩机电机三相接线柱对接，若出现了三相不平衡现象，需要排查三相线接线柱与电机三相线接线柱端子对接是否正常。

2）控制模块的三相电流采样电路有虚焊或短路现象。控制模块电流采样电路故障导致相电流采集错误，也会导致压缩机启动失败。

图7 三相线端子变形

3 结语

随着市场纯电动汽车普及，纯电动汽车用涡旋式压缩机相应增多，只有充分了解其结构及工作原理，才能够准确、快速排除故障。