汪学慧：比亚迪纯电动车空调电子膨胀阀的相关问题解答 等

Q 一辆比亚迪汉纯电动车，出现空调不制冷的故障，在检修空调制冷系统时，发现管道上有两个外形完全相同的电子膨胀阀，均贴近在空调风道的出风口附近。我们十分迷惑不解，为什么空调会有两个电子膨胀阀呢？这种结构对空调不制冷情况的发生有影响吗？请老师指导！

深圳读者：肖信阳

A 比亚迪汉EV车的空调系统确实有两个电子膨胀阀，其中一个用于车内的空调系统，另一个则用于动力电池包的温度调节。该车空调的电子膨胀阀，比传统空调的“H”型膨胀阀或内外平衡式膨胀阀优越，可由空调的电脑控制制冷剂的流量，调节温度范围更宽，动作响应十分迅速，从而使得汽车空调的制冷效果更好，越来越多的乘用车上使用这种空调。

为什么动力电池包上也使用电子膨胀阀呢？原来比亚迪汉EV车上使用刀片电池，容量大幅提升到135AH，电压达569.6V，车辆的续航里程更长。这种电池也属于磷酸亚铁锂电池，但其骨架强度更好，体积也更小，使电池的能量密度大幅提高，甚至超过三元锂电池。刀片电池对工作温度的要求也更严格，过高或过低的温度环境，均会对电池容量造成较大的影响，故电池包内设有水循环装置来加热或降温。当刀片电池包的温度低于-15～5℃时需要加温，高于38℃时需要降温，在5～32℃时又要停止降温、加温。采用电子膨胀阀结构，可以满足动力电池包对温度环境的严格要求，图1反映了比亚迪汉空调及电池包的温度控制流程。

图1 空调及电池包的温度控制流程图

从图2中可以看到，有两个电子膨胀阀，用于空调的称为空调电子膨胀阀A，用于电池包冷却的称为电池包电子膨胀阀B，A与B两者配合，既能完成空调温度调节的任务，也能给电池包创造一个合适的工作温度环境。与传统空调系统一样，比亚迪汉EV车空调压缩机的作用仍然是将制冷剂由低温低压提升为高温高压，冷凝器将高温高压气态制冷剂变为液态，电子膨胀阀A调节制冷流量，蒸发器让车内形成冷气。而电池包的温度控制，是利用同一循环水进行热交换，由水泵产生压力，可制热或制冷。制热时利用风热和水温，由PTC集成式制热器产生热量；制冷量则由电子膨胀阀B根据过热度来调节流量。

图2 电子膨胀阀的接插件及电阻值

根据电池包的温度，电子膨胀阀的温度调节设置为三档，电池温度越高所对应的膨胀阀调节档位也越高。一档通过电子膨胀阀调节制冷流量，主要用于空调制冷，多余制冷流量给电池包降温；二档会有较多制冷流量用于电池包的制冷，同时兼顾空调制冷；三档则主要优先用于电池包的制冷，少量用于空调制冷。一二档时的目标循环水温为20℃，三档的目标循环水温为15℃。

对于本车空调不制冷的故障，按常规程序检修空调系统，发现管道接头没有泄漏，电路连接无异常，压缩机也能运转。检测压缩机进口和出口的压力，进口为0.14MPa，出口也仅有1.15MPa，开始怀疑制冷剂泄漏或压缩机有故障，但更换压缩机后测试相关数值仍无变化。后检测电子膨胀阀A的接插件上的5个接脚，3-1和3-2电阻为无穷大，正常状况下第3针到1、2、4、5针均应50Ω左右(图2)，说明该电子膨胀阀A内部已损坏，更换此电子膨胀阀A后，本车空调不制冷的故障得以排除。

Q在检修比亚迪秦DM电动车的空调时，发现电子膨胀阀损坏，造成车辆空调不制冷的故障。我们知道，与传统空调“H”型膨胀阀不同，电子膨胀阀能实现制冷量的精细调节。但我们对电子膨胀阀的结构和原理不够了解，它是如何进行精确制冷的呢？请老师指导！谢谢！

福建读者：陶科运

A 在汽车空调中使用电子膨胀阀的车辆越来越多，为什么电子膨胀阀比传统的“H”型或平衡式膨胀阀更能实现制冷剂流量的精细控制呢？实际上电子膨胀阀是由“步进电机”调节制冷流量的，而步进电机由ECU控制，属于一种可作极精细调节的可变阀。

电子膨胀阀的外形如图3所示，其阀体上有管道串接在空调系统从冷凝器到蒸发器的入口处。阀体上方有步进电机，可对阀体内部的阀门进行制冷流量调节，使得蒸发器的制冷量精细控制，达到对车内温度的精确调节，较大程度上提高了车辆的乘坐舒适性。图4为电子膨胀阀的解剖图，阀针插入铜质阀体内，做前后细微移动，能调节阀口的面积，就控制了液态制冷流量。阀针与圆形永磁体连接作为步进电机的转子，受步进电机定子磁场的作用旋转而带动阀针的移动。在转子外部还有个固定的不隔磁的金属外套，即定子磁场可透过外套让转子永磁体转动。

图3 电子膨胀阀的外形

图4 解剖电子膨胀阀内部

电子膨胀阀用的步进电机，有一个6针的接插头与空调ECU模块相连接，其中第6针为空脚，第3针为公共点，接电源正极。定子上共有红、橙、蓝、黑、黄5条线，分3-1、3-2、3-4、3-5四组线圈，分别为A、B、C、D四相，每相线圈的直流电阻为47Ω。

电子膨胀阀用的步进电机为PM永磁型，利用CPU驱动器的电子电路，将直流电变为分时、多相时序的脉冲信号，给步进电机供电。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一个矢量磁场，利用同性相斥、异性相吸的原理，带动转子旋转一定的角度。每输入一个电脉冲，电机转动一个“步进角”，前进一步，故称为“步进”电机。定子磁极分两层，共有40极，则步进角只有9°。图5所示为步进角为90°的电机结构。步进电机输出的角位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。通过控制脉冲数量、频率及向电机各相绕组的通电顺序，即可控制步进电机的转动，能实现空调制冷流量的精细调节。

图5 步进角为90°的电机结构