纯电动汽车空调分析与检修探究

彭强

摘要：随着人们环保意识的加强，汽车工业从传统燃油驱动到电力驱动，汽车迎来了电动时代。电动汽车中空调作为重要的辅助设备，从传统手动空调发展到分区空调、自动空调、变频空调到热泵空调系统。笔者通过综述纯电动汽车空凋系统，对其故障类别进行调研，分析其原因，并提出检修建议。

关键词：纯电动汽车空调;故障分析; 检修建议

中图分类号：U463.1                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）16-0127-02

0  引言

随着社会的发展，人们生活水平的提高，以石油为燃料的传统汽车所排放的尾气对环境和空气质量的影响日益严重。石油又属于不可再生的资源，随着人类的开采，石油数量越来越少，对环境的污染越来越大，这些都会影响着我国汽车工业的发展，从国家出台扶持纯电动汽车行业的发展政策促进纯电动汽车销量显著。作为纯电动汽车配套的部件，纯电动汽车空调，迎来了发展机遇。

本文将从纯电动汽车空凋系统的发展现状来综述纯电动汽车空调系统，并从故障排查视角开始调研纯电动汽车空调、分析原因、提出相对应检修建议。

1  纯电动汽车空调发展现状

一般的汽车中，空调成为必不可少的配置，从刚开始的手动空调、自动空调、分区空调到现在的变频空调，纯电动汽车空调与纯电动汽车发展紧密联系在一起。纯电动汽车作为国家节能减排和新兴战略产业。发展趋势是增加高品位的能源技术和能源使用效率，纯电动汽车空调作为纯电动汽车能源消耗的主要场所，必然要符合这个。

现在研究的趋势是纯电动汽车的高效节能，对制冷系统，应提高COP值，如高效率的低温差热交换技术、能量回收节流膨胀阀和高效率压缩机技术。对采暖系统，可以回收余热，余热不足的，降低高品位能源消耗，例如研究热泵制热技术，热泵制热的效率要高于PTC加热器，是当前的纯电动汽车空调发展方向，而热泵系统主要通过压缩机将外界的热量吸收并送入车后制热，相比PCT技术制热效率跟高，相应的纯电动汽车的里程也会提升。

2  纯电动汽车空调与传统汽车空调对比

2.1 传统汽车空调

空调一般是制冷和制热的二大功能，此外还有除霜、净化空气等作用。夏天的制冷和冬天的制热，制冷系统由五部分组成：在中控下面蒸发器直接与驾驶室相连，压缩机将蒸发器的制冷剂压缩成高温高压的气体，冷凝器将热量散发到空气中，储液干燥器吸湿与过滤，膨胀阀，他们之间一般用金属管或高压胶管相连，管内添加制冷剂，实现将热量从车内转移到车外的过程。制热通过暖风，发动机启动后热冷却水加热到加热器芯体，鼓风机将空气经过加热器芯将热风送入到车内，达到制热的目的。

2.2 纯电动汽车空调

纯电动汽车空调没有发动机提供压缩机动力制冷，也没有冷却液的余热制热，夏季与冬季都需要空调的制冷与制热，空调的温度的变化范围大，夏季空调压缩机需要消耗高品质动力电池的电量实现制冷，冬季需要消耗大量电量加热PTC（正温度系元件）来制热，纯电动汽车空调需要长时间的运行，需要消耗大量的高品位能源，纯电动汽车空调是纯电动汽车耗能最大的附带部位，直接影响着纯电动汽车的续航里程。

3  纯电动汽车空调技术

3.1 纯电动汽车空调PTC加热系统

纯电动汽车加热一般采用正温度系数热敏电阻PTC作为发热源，PTC热能电阻材质为半导体，随环境温度的高低的变化，电阻值大小一起變化的特性，所以PTC加热器有恒温、安全、使用寿命长等特点。

PTC加热器可以分为PTC风加热器和PTC液体加热器二种形式，PTC风加热器在传统汽车空调暖风系统的基础上，用暖风芯体替换为PTC风加热器，采用电能进行加热，特点是出风快、温度感知好，但由于PTC温度比较的高，经过的空气比较的干燥，舒适性较差，而且高压部件在驾驶室内，存在一定的安全隐患。PTC液体加热器在，发动机热源替换为水暖PTC，暖风芯体保留不变，特点是温度适中，舒适性较好，但回路的热容较大，温度上升的速度比PTC风加热器要慢。PTC加热器对动力电池的电量消耗比较的大，严重的影响电动汽车的续航里程。

3.2 纯电动汽车空调热泵空调系统

水泵能够把低处的水泵向高处，热泵也有类似的性能，把低位热能转移到高位热源，热泵空调通过使用四通换向阀，使热泵空调蒸发器和冷凝器的功能进行互换，改变热泵空调热量的转移方向，达到夏天制冷冬天制热的目标，特点是消耗的电池电量比较的少，热量比较多的提高，因而COP能效高的特点，在-15°以上热转换有较好的效果，极寒的条件下，蒸发器与外界进行热交换COP能效降低，需要借助高压PTC辅助加热。在完成整个循环过程。室内冷凝器与驾驶舱进行热交换，高温高压压缩气体换热相变为高压液态，然后在室外冷凝器蒸发吸热，把外界的热量传递到室内，完成整个热交换过程，这就是热泵空调系统。

热泵空调系统能够提高冬季电动车的续航里程，优化能源的消耗，在中低温中装有热泵空调的汽车与PTC加热的汽车续航里程能够增加35%以上，缓解用户的里程焦虑症，目前在国内外的应用与推广，像国内的荣威Ei5、荣威MAEVEL X、长安CS75PHEV等车型采用热泵空调系统。热泵空调系统通过精确的控制，通过热泵模式、除湿模式、余热回收模式，热泵模式与PTC加热方式对比节能40%以上，除湿模式节能70%以上，余热回收电动汽车驱动和电池的散热，能提高能量的利用效率。

4  纯电动汽车空调系统故障分析及检修建议

4.1 纯电动汽车制热系统故障分析及检修建议

纯电动汽车有利用PTC制热与热泵系统制热，这里主要解决PTC制热方式不制热，PTC制热主要利用电流通过PTC电阻丝发热，热敏保险丝电阻控制通过电流的大小，转换开关控制空调的工作模式。首先检查用万用表电阻档检查热敏保险丝电阻的电阻大小，其次检查空调的转换开关能否正常工作、暖风加热丝的加热情况，因此需要着重检查暖风加热丝、热敏保险丝、和转换开关这三个部分。

4.2 纯电动汽车制冷系统故障分析及检修建议

纯电动空调制冷系统主要故障有：空调不制冷、制冷效果差、制冷时断时续和制冷系统噪音大等问题，下面分别从这几个方面进行分析。

4.2.1 空调不制冷

打开鼓风机开关，启动A/C空调开关，现象是没有风或者有自然风，压缩机不转动。

首先检查出风口的吹风模式，如果是除霜或者吹脚，感受风力大小就不是很明显，同时检查鼓风机的调速电阻阻值是否正常和电源端电压在9-16V之间，这些都影响汽车空调有无风和风力。电动汽车的电池电量<20%的时候，为了维持电动汽车续航里程，会限制汽车空调的制冷系统的使用，这时空调是不制冷的。当电池电量>20%的时候，电动汽车空调不制冷时，这时要蒸发器温度传感器是否正常，用万用表测量温度传感器的电阻，阻值应在0.5-5.5kΩ范围内，阻值在范围外的温度传感器给予更换。温度传感器正常的，查看空调高低压力开关，用万用表判别它的阻值与规定值进行比较。压力开关损坏，这时用歧管压力法检查汽车空调高低压管压力大小，空调管路压力<0.2MPa的时候，存在冷媒过少或者管路冷媒泄露等问题，需要查找冷媒泄露点或者加注新的冷媒。压力开关正常，用万用表检查空调压缩机的电源电压在196-405V之间和信号源电压在9-16V之间的为正常。不在这个范围的应检查压缩机的高低压插口。这些都正常的，需要检查CAN信号，首先用诊断仪连接车辆检测端口，用诊断仪检查VCU能否正常向压缩机发出信号，压缩机能否收到到VCU的信号，不能发出信号，需要更换VCU或者刷新系统，压缩机不能接受VCU信号，需要对压缩机进行更换。

4.2.2 空调制冷效果差

打开空调，空调压缩机能正常运行，但制冷效果不明显，压缩机高速运行，增加耗电量，影响电动汽车的续航里程。

首先，检查系统的冷媒压力，通过歧管压力表测量空调系统的压力，冷媒压力过高影响其散热量，散热量越多制冷量就越大，从而制冷效果就下降。冷媒压力低，由于制冷剂的轻微泄露，通过膨胀阀进入蒸发器的冷媒就减少，冷媒在蒸发时吸收的热量就减少，制冷效果就降低。制冷剂和冷冻机油内脏污过多，导致过滤网的堵塞，制冷剂通过膨胀阀的进入蒸发器的就减少，导致制冷量不足。制冷剂中水分含量过多，干燥罐处于饱和状态，不能有效过滤系统里面水分，导致通过膨胀阀压力与温度的降低而结冰而影响制冷。此外装在汽车前面的冷凝器沾有油污泥土灰尘，这些也会影响空调的散热而影响空调的制冷。

4.2.3 空调制冷时断时续

启动空调，压缩机正常运行，几分钟后停止运行，交替运行。

首先查看是否触发空调保护电路，当压缩机温度高于88℃，保护电路启动，压缩机停止运行，等压缩机温度下降后，压缩机能正常的运行，主要是更换压缩机的控制器。如果压缩机没有进入高温保护电路，就应该检查蒸发器温度传感器，温度传感器的阻值随温度的升高而降低（阻值在0.5-5.5kΩ范圍内）。

4.2.4 空调制冷时噪音大

首先检查压缩机的橡胶减震垫与支架连接时，橡胶减震垫老化或者连接螺栓松动等都会有噪音的发出。鼓风机的电机风轮的磨损也会产生噪音。散热器的风扇橡胶减震垫老化和连接螺栓松动等都会有噪音的产生，对老化橡胶的部件进行更换和松动的螺栓进行拧紧空调制冷噪音问题能够解决。

5  结论

纯电动汽车发展是当前汽车发展的必然趋势，空调系统的技术的跟进是促进新型汽车发展的必要因素。本文通过对纯电动汽车空凋系统的发展现状综述，并从提升空凋舒适度视角出发，对纯电动汽车空调存在的主要故障调研结果如下：①因暖风加热丝或保险丝故障所致的纯电动汽车不制热;②空调不制冷、制冷效果差、制冷时断时续和制冷系统噪音大等问题导致的纯电动汽车制冷系统故障。针对调研结果，提出了对应的解决方式建议，以促进纯电动汽车空调系统的升级与使用舒适度。

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