详解电动汽车空调的特点与维修(下)

详解电动汽车空调的特点与维修(下)

5.变频器的系统电路

空调压缩机驱动电机变频器,其功能是控制空调的三相驱动电机运作,其内部各个电路(图7)的作用如下:①“栅极驱动电路”对各IGBT管的栅极进行控制,它接受处理器CPU的信号,当它给各栅极进行PWM脉冲调制时,将使输出电路得到正弦波的电压。通过IGBT管的通断频率还可控制空调压缩机的变速,同时它还受保护电路的监控。②“系统保护控制电路”接收输出电流、电压和空调温度等传感信号,不让其在过流、过压及超温状态下工作,用于对整个系统运行保护。③中央处理器CPU根据空调的目标温度和蒸发器实际温度,计算压缩机的目标转速,控制空调变频器栅极驱动电路的工作。而空调蒸发器的目标温度是由驾驶员设定温度、车外温度传感器、车内温度传感器、日照传感器,以及PTC温度传感器决定的。另外,车内湿度传感器产生CPU的校正信号,提高了乘座的舒适性。④“输入/输出接口电路”负责对外部电路,如对动力管理系统电路进行通讯信号的联系。⑤“电源供给电路”负责向CPU和栅极电路进行供电。

三、空调的制热源

电动汽车空调的供暖系统热源,与电动汽车的型式差别有所不同。混合电动汽车虽然有发动机,但是车辆行驶时发动机可运行或不运行,如强混电动车可单纯利用电力驱动行驶,不以发动机为动力,而且纯电动汽车没有发动机,所以有的电动汽车空调采用传统发动机循环冷却水作热源,而当发动机不运转时,则由半导体PTC元件加热,或由储热水罐供热。

1.PTC元件供热

PTC是一种直热式电阻材料,通电时将会产生热量,可供空调制热。如有的电动汽车空调内部有8条PTC发热元件,由空调驱动器将蓄电池高压电源向每条元件供电,功率可达300~600W,用于对冷空气或冷却液的加热。前期的制热装置采用PTC发热条,直接将冷空气加热为热空气,再用风机吹出热气的方式。为提高制热器的效率,现在的制热多采取水为介质,将水加热后送到空调风道的散热器,如图8所示,再经风机吹向车厢内或风窗玻璃,用以提高车厢内温度和除去风窗玻璃的霜雾。

PTC电阻是一种具有正温度敏感性的典型半导体电阻,它可作为发热元件,也可用作热敏开关,还可用于检测温度,但是汽车上的温度传感器则用负温度系数的NTC材料。PTC元件的温度与电阻的特性,如图9所示。刚对元件通电时,其电阻会随着温度的升高而呈现缓慢下降的趋势,也就是其常温下的发热量较低。而当温度超过“居里温度”时,它的电阻值会随着温度的升高呈阶跃性的增高,在狭窄温度范围内,如达到250℃温度时,其电阻值会急剧增加几个至十几个数量级,即电阻变得极大,这就是所谓非线性PTC效应。吹出气体的温度最高可达850C,完全可满足空调制热的要求,如果高于85℃时则PTC电阻变得极大,实际表现为自动停止工作。作为加热用的陶瓷PTC元件,具有自动恒温的特性,可省去一套复杂的温控线路,而且其工作电压可高达1000V,可直接由电池的高压供电。

(台州津晟电器,电动汽车空调PTC加热器专家O(∩_∩)O)

2.储热罐供热

现代混合电动汽车所配置的发动机,多采用阿特金森循环,其特点是膨胀作功行程大于压缩行程,使热效率比普通发动机的奥托循环要高。提高发动机的经济性应是重点,这就要求发动机应始终可靠地在经济转速下运行,发动机节省燃油,提高经济性,比提高发动机的动力性更重要。由于混合电动汽车运行特点,要求发动机的工况比较单一,既要回避怠速热车及小功率的运转,也不需要大功率的产出,所以应在中负荷下运行。为加速发动机的快速启动及热机过程,一般采用“储热罐”技术,利用储热罐将发动机运转时循环冷却液储存起来,冷启动有一定的预热作用,可缩短热机过程。这种绝热的储热罐容量较大,放置在前保险杠内侧,能长时间保持较高的温度,一般能保温三天时间。可利用储热罐的热量供给空调的稳定热源,有专用的电动泵将热水泵置入空调散热器。

电动水泵的结构,如图10所示,它由电机驱动,但电机驱动叶轮不直接接触冷却液,称之为不接触式水泵。电机的驱动力是通过磁性塑料,将外转子的旋转透过中间的壳体,直接驱动磁性塑料的叶轮内转子旋转,这就是磁性稿合的原理。这种水泵的特点是在运行时可减少水的阻力,有效地降低了功耗。磁性塑料体是由磁性材料与树脂等混合压制而成的,能取得较好的磁力性能。

3.循环冷却液供热

若利用储热罐的供热方式,供热量已不能满足空调制热需求时,空调控制系统将根据设定温度及冷却液温度等信号,综合判定让发动机工作,以让冷却液升温产生足够的热量。发动机运行的条件有:车外温度低于-3℃、冷却液温度低于50℃,当空调设定温度为HI或高于20℃,并有供暖需求时,则此时发动机会运转。

当电动汽车运行在内燃机拖动工况时,空调的供热会自动采取传统的发动机循环冷却液的供热方式。

四、空调维修的安全操作及案例

由于空调系统制冷的驱动电机及PTC元件供热的工作均为高压电,若空调系统出现故障需要维修时,应小心谨‘凰请勿在通电情况下对元器件进行直接检修操作,在没有将蓄电池的紧急维修手柄拔下之前,不要触碰橙红色的高压线束及接插件,首先应遵循安全操作规程,避免产生危险的触电事故或损坏机件。

1.操作规程

电动汽车空调的维修,其一般操作规程如下:①关掉点火开关,将钥匙移出智能系统的探测范围;②断开12V辅助电池的负极端子;③戴上绝缘手套,拔下高压电池的橙红色维修手柄;④等待10min或更长以便使变频器总成内的高压电容放完电;⑤检测变频器输出端子的电压确认为0;⑥用绝缘乙烯胶带包裹好被断开的高压线路。

注意空调在自动模式下,切不可认为在系统加热时制冷压缩机接插件不带电,或者系统制冷时PTC接插件不带电,有可能出现系统加热时压缩机也工作白勺情况。可用电动汽车的诊断仪检测空调系统的运行信息,目前在诊断仪上可以读出一体化压缩机、PTC电加热器工作,以及空调各档位、电压、各传感器反馈信息等,可以依靠这些信息推断出空调系统可能出现故障的元器件,并在拔下紧急维修手柄的情况下对问题元器件进行维修。

2.电动汽车空调的维修案例

故障现象:某电动汽车运行已四年多,近日空调制冷不良。

故障诊断与排除:检测一体化压缩机的制冷剂输出端压力偏低,仅为1.15MPa。涡旋式压缩机正常运转时输出高压应为1.55MPa左右,压缩机的输入低压管压力接近0AMPa,比正常压力偏高,而高压压力又偏低,尝试让压缩机吸入润滑油后,立即启动空调,实测高压端压力上升且接近1.5MPa,低压管压力接近0.2MPa,这说明空调压缩机的工作效率不良,压缩机的密封性能变差。

涡旋压缩机的涡旋盘表面呈曲面形状,定涡轮与动涡轮间的密封性要求高,其吸气、压缩和排气均是利用曲面来密封的,但涡旋压缩机旋转时,定、动涡轮间又要保持一定的大发1分快三间隙,这易引起制冷气体泄漏。由于涡旋曲面形状复杂,加工难度较高,如果涡轮曲面制造精度不够或使用年限较长时,势必使定涡轮与动涡轮的啮合间隙变大而密封不良,会造成压缩机的压缩工效不良,出现高压端压力下降的故障。显然从这种一体化的空调压缩机结构可知,如果检修发现压缩机产生不了合适的高压气体时,就需要更换压缩机,该车在更换压缩机总成的力、法后,才恢复了制冷性能。

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