纯电动汽车学习入门(十二)
——辅助系统(上)

2022-10-18 08:27北京李玉茂

汽车维修与保养 2022年7期

关键词：涡旋加热器压缩机

◆文/北京李玉茂

(接上期)

电动汽车也会采用很多已经在燃油汽车上使用的辅助系统，如EPS电动转向系统、ABS制动系统等，这些系统的相关知识汽车维修技术人员早已掌握。本文只介绍电动汽车专有的辅助系统：电动压缩机、PTC加热器、冷却系统、制动助力系统。

一、电动压缩机

1.制冷系统组成

空调系统包括制冷、加热、通风、空气净化、电子控制5个子系统，制冷系统主要由电动压缩机、冷凝器、储液干燥罐、膨胀阀、蒸发器、压力开关等组成，如图1所示。

图1 制冷系统组成

制冷系统分为低压和高压两个部分，低压压力范围0.2～0.25MPa，高压压力范围1.5～1.6MPa，平衡状态的压力在0.6MPa左右，使用R134a制冷剂和专用冷冻油。制冷剂循环如图2所示，蓝色数值是低温低压气态，红色数值是高温高压气态，橘色数值是高温高压液态，绿色数值是低温低压雾状，单位bar，1bar=0.1MPa。

图2 制冷剂循环

2.电动压缩机

(1)对电动压缩机的要求

电动汽车对压缩机的要求首先是效率高，然后是结构紧凑、质量轻、噪声低、成本低、能在各种气候下工作。压缩机由电机直接驱动，应能适应电机高转速性能。

(2)安装位置

电动压缩机是电动汽车专有设备，是用来代替发动机皮带驱动的压缩机。电机控制器、电机与压缩机集成一体，用3条螺栓将电动压缩机固定在底盘上，如图3所示，而不是像燃油汽车那样固定在发动机的一侧。

图3 电动压缩机安装位置

(3)电机类型

有直流和交流两种类型，直流电机通过改变电压调速，交流电机通过改变三相交流电的频率调速。

北汽新能源EV200采用直流无刷无传感器电机。如图4所示，高压插接器是从高压盒引来的高压正、高压负两根电线，低压插接器是12V正极线、接地线、用于控制转速的PWM信号线、CAN-h和CAN-l线。电机控制器采用可控硅，改变直流电压进行有级或无级调速。

图4 直流无刷电机

电动压缩机的内部构造如图5所示，定子有6个线圈磁极，转子是永久磁极，电机控制器控制转速范围在1 000～6 500r/min。电机以吸入的制冷剂直接冷却，电机控制器通过外壳间接冷却。

图5 电动压缩机结构

(4)压缩机类型

燃油汽车的压缩机有斜盘式(固定排量)、可变斜盘式(可变排量)。电动汽车常采用涡旋式压缩机，排量不变，通过调节直流电机的电压，或者改变交流电机的频率来改变输出流量。

3.涡旋式压缩机

(1)优点

①高效节能、可靠性高。吸气、压缩、排气连续单向进行，没有柱塞压缩时的气体泄漏，轴密封采用摩擦小的柔性机构。

②结构简单、体积小、质量轻。零件数量是活塞式压缩机的三分之一，体积是柱塞式压缩机的40%，质量是柱塞式压缩机的85%。

③容积效率高，因为没有吸气阀，气体在多腔室连续压缩，所以容积效率高，特别适用于变频调速电机。

④启动转矩小、噪声低、振动小。一对涡旋盘中几个月牙空间可以同时进行压缩，即多腔室连续压缩，数个不同相位的工作循环同时进行，前一个波峰恰与后一个波谷叠合，故使驱动转矩变化很小，压缩机运转平稳。由于排气连续进行，排气阀片的机械撞击和气流脉动几乎不存在，噪声比其他类型压缩机低3～5dB。运动部件作半径很小的圆周运动，惯性小，振动非常小。

(2)结构

如图6所示，涡旋式压缩机主要由静涡旋盘、动涡旋盘、定子(轴向止推机构)、转子(偏心回转机构)、排气阀片及密封件组成。因为气体被吸入两个涡旋盘之间，被压缩而提高压力，所以称作涡旋式压缩机。

图6 涡旋盘

(3)工作原理

两个涡旋盘同为渐开线形，静涡旋盘与动涡旋盘相互成180°装配在一起，如图7所示。静涡旋盘固定，动涡旋盘沿着很小的偏心距(偏心回转半径)轨道逆时针摆动。动涡盘只有公转，没有自转，并与静涡旋盘接触，两个盘之间形成3个变容积的腔室。

动涡旋盘逆时针摆动1周(360°)，如图8所示，第1个腔室在吸气(气体以蓝色表示)，第2个腔室将上一周吸入的气体压缩(气体以黄色表示)，第3个腔室将上一周压缩的气体排出(气体以红色表示)。网上有很多涡旋式压缩机工作原理的视频，读者观看后会一目了然。压缩机持续进行吸气、压缩、排气循环，没有负荷的起伏变化，因此运转非常平稳，这种特性对驱动电机非常有利。