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        淺談新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理與檢修注意事項(xiàng)

        2019-10-21 09:55:29徐已昆
        探索科學(xué) 2019年4期
        關(guān)鍵詞:空調(diào)系統(tǒng)工作原理新能源汽車

        徐已昆

        【摘? 要】在能源缺乏和環(huán)保需求的壓力下,新能源汽車成為汽車未來(lái)的發(fā)展方向,我國(guó)為新能源汽車特別是純電動(dòng)汽車的發(fā)展提供有利的政策支持,使得純電動(dòng)汽車的銷量大步上升。本文介紹純電動(dòng)汽車空調(diào)的特點(diǎn)、工作原理、檢修注意事項(xiàng),分析電動(dòng)汽車空調(diào)不涼的常見(jiàn)故障和檢修方式。

        【關(guān)鍵詞】新能源汽車;空調(diào)系統(tǒng);工作原理;檢修;注意事項(xiàng)

        一、新能源車輛暖風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

        1.傳統(tǒng)皮帶式空調(diào)系統(tǒng)

        有些混合動(dòng)力汽車采用的是傳統(tǒng)皮帶式空調(diào)壓縮機(jī),如果空調(diào)系統(tǒng)工作時(shí),車輛的怠速停止(怠速啟停)功能使發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉,那么空調(diào)壓縮機(jī)也會(huì)停止工作,但車輛的鼓風(fēng)機(jī)會(huì)繼續(xù)向車內(nèi)輸送空氣,最終使空調(diào)壓縮機(jī)不工作。雖然這在某種程度上可以讓乘車人員感到?jīng)鏊?,但發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)使人難受,例如長(zhǎng)時(shí)間等紅綠燈時(shí)。這類車輛通常能夠取消怠速啟停,并激活發(fā)動(dòng)機(jī)工作,使其滿足任意長(zhǎng)時(shí)間的空氣調(diào)節(jié)需求。

        2.電動(dòng)式空調(diào)系統(tǒng)

        傳統(tǒng)的皮帶式空調(diào)系統(tǒng)有時(shí)會(huì)大幅拉低車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性,但電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)比傳統(tǒng)的空調(diào)壓縮機(jī)更有效率,尤其當(dāng)電機(jī)由類似于動(dòng)力電池組這樣的高壓部件來(lái)供給較高電壓時(shí)。

        一般而言,電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)是通過(guò)小型變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。壓縮機(jī)的變頻器可以整合到壓縮機(jī)組件中,或者也可以并入到車輛的主變頻器組件等部件里。電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)將電動(dòng)機(jī)整合到了空調(diào)壓縮機(jī)室中后,壓縮機(jī)并非由離合器控制,因?yàn)閴嚎s機(jī)可以通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)不斷改變其輸出功率。影響壓縮機(jī)輸出功率的因素包括蒸發(fā)器溫度、車廂溫度、環(huán)境溫度及目標(biāo)蒸發(fā)器溫度等。電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)沒(méi)有采用軸端密封設(shè)計(jì),這使得以往傳統(tǒng)空調(diào)中軸端泄露的情況不會(huì)發(fā)生。

        電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)通過(guò)使系統(tǒng)制冷劑在電動(dòng)機(jī)周圍或附近循環(huán)進(jìn)而使電動(dòng)機(jī)冷卻。由于空調(diào)系統(tǒng)的冷凍機(jī)油懸浮在制冷劑中,因此,冷凍機(jī)油一定不能導(dǎo)電。常規(guī)的冷凍機(jī)油會(huì)污染系統(tǒng),可能會(huì)導(dǎo)致汽車的車載診斷系統(tǒng)設(shè)定診斷故障碼(DTC)出現(xiàn)高壓電接地的故障。在這種情況下,難以從系統(tǒng)中徹底清除污染油,有時(shí)可能需要更換整個(gè)部件。

        3.混合式空調(diào)系統(tǒng)

        這里的“混合”式空調(diào)系統(tǒng)與混合動(dòng)力汽車無(wú)關(guān),混合式空調(diào)系統(tǒng)是由皮帶式空調(diào)壓縮機(jī)和電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)共同組成的混合一體機(jī)。2006~2011款的本田思域混合動(dòng)力汽車就采用的此種類型。正常工作時(shí),空調(diào)控制系統(tǒng)會(huì)選擇最有效率的機(jī)械驅(qū)動(dòng)模式或電驅(qū)動(dòng)模式,它既可以由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),也可以由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),還可以由兩者一起驅(qū)動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí),電動(dòng)機(jī)就可以驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)繼續(xù)工作,保證車內(nèi)的溫度。如果室外溫度特別高,需要高速制冷,而單靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)滿足時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng),將冷氣源源不斷地供到車內(nèi)。當(dāng)車內(nèi)溫度已經(jīng)穩(wěn)定到最佳水平時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)又會(huì)自動(dòng)關(guān)閉,從而節(jié)約油耗。

        4.遙控空調(diào)系統(tǒng)

        遙控空調(diào)系統(tǒng)能讓駕駛員只通過(guò)智能手機(jī)應(yīng)用程序或按一下汽車密鑰卡按鈕就可以激活空調(diào)系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車中,車內(nèi)空調(diào)運(yùn)行時(shí)間取決于動(dòng)力電池的荷電量(SOC),使用手機(jī)應(yīng)用或汽車密鑰卡遙控空調(diào)打開(kāi)后,最多可運(yùn)行3min時(shí)間。在插電式混合動(dòng)力汽車中,遙控空調(diào)最多可以運(yùn)行10min,這是因?yàn)檐噧?nèi)空間越大所需空調(diào)運(yùn)作時(shí)間越多。

        當(dāng)發(fā)出激活遙控空調(diào)系統(tǒng)的命令后,如果車門尚未鎖上,則車輛的控制系統(tǒng)會(huì)鎖住車門;并閉合電池包的高壓主繼電器,從而使電池包可以帶動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)工作。但是,雖然高壓主繼電器處于閉合狀態(tài),遙控空調(diào)系統(tǒng)其實(shí)并沒(méi)有使車輛上電(READY為ON)。在遙控空氣調(diào)節(jié)超時(shí)、動(dòng)力電池的荷電量低于規(guī)定I值、車輛的車門處于解鎖狀態(tài)等情況下,它將發(fā)出關(guān)閉遙控空調(diào)系統(tǒng)的命令。

        5.車內(nèi)太陽(yáng)能通風(fēng)系統(tǒng)

        有些混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車將太陽(yáng)能電池板安裝在汽車的車頂,當(dāng)車輛斷電(READY為OFF)且在炎熱的天氣下停車時(shí),可以打開(kāi)太陽(yáng)能通風(fēng)系統(tǒng)使車內(nèi)通風(fēng)透氣,但是太陽(yáng)能電池板不會(huì)為車輛動(dòng)力電池包充電。

        通常情況下,太陽(yáng)能通風(fēng)系統(tǒng)是通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制的。當(dāng)車內(nèi)溫度上升到高于規(guī)定溫度值時(shí),如果接通太陽(yáng)能通風(fēng)系統(tǒng)并且太陽(yáng)能電池板能夠輸出足夠的電壓,太陽(yáng)能電池板的電流就會(huì)激活汽車內(nèi)部風(fēng)機(jī)。在昏暗或多云的天氣,太陽(yáng)能通風(fēng)系統(tǒng)可能無(wú)法產(chǎn)生足夠的電壓。有些太陽(yáng)能通風(fēng)系統(tǒng)還可以控制車內(nèi)通風(fēng)口。所以風(fēng)扇控制器通常是獨(dú)立安裝的,這樣就使太陽(yáng)能電池板的電壓與汽車的電氣系統(tǒng)分隔開(kāi)來(lái)。

        二、新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的檢修方案分析

        1.新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)維修保護(hù)措施分析

        維護(hù)人員在進(jìn)行故障排查維修時(shí)必須注意安全防護(hù)措施。采取外部防護(hù)措施,如穿戴絕緣防護(hù)手套,絕緣橡膠鞋以及防護(hù)眼鏡等。這些安全防護(hù)產(chǎn)品在選用時(shí)必須按照額定壓力大于待測(cè)量的最高壓力值,且不得損壞。在進(jìn)行維護(hù)工作之前,必須使用警示欄進(jìn)行安全隔離,并建立高壓警告標(biāo)志,以避免發(fā)生安全事故。在修理車輛時(shí),將設(shè)立一名專職監(jiān)護(hù)人員來(lái)監(jiān)督所有維護(hù)過(guò)程,監(jiān)督維修過(guò)程中所有規(guī)范的操作。拆下緊急維護(hù)開(kāi)關(guān)10分鐘后,用萬(wàn)用表測(cè)量車輛的高壓電路,以便系統(tǒng)的高壓部分可以在沒(méi)有電的情況下進(jìn)行維修。在修理高壓系統(tǒng)之前,將主體接地線連接到純電動(dòng)車專用維護(hù)站的地線上。

        2.新能源汽車空調(diào)維修操作規(guī)范要求

        為了檢修和排查新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)所面臨的問(wèn)題,必須嚴(yán)格遵循以下維護(hù)措施,目的是防止事故的產(chǎn)生。首先,關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)并將鑰匙移出智能系統(tǒng)的檢測(cè)范圍,同時(shí)斷開(kāi)輔助電池的負(fù)極。其次,維修人員必須戴上專業(yè)的防護(hù)工具,并采用警示桿等安全隔離措施。最后,將橙紅色維修桿與高壓電池?cái)嚅_(kāi),等待10分鐘以上,確保變壓器內(nèi)的高壓電源為0V后,方可根據(jù)實(shí)際故障現(xiàn)象修復(fù)故障。

        三、新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

        新能源汽車作為節(jié)能減排和新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容發(fā)展趨勢(shì)是加大使用高品位能源的比重,能源使用效率也要越來(lái)越高,新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)作為汽車能源消耗的主要部分也必須要符合這一發(fā)展趨勢(shì)。制冷系統(tǒng)和制采暖系統(tǒng)是空調(diào)系統(tǒng)的兩大耗能部分,制冷系統(tǒng)的主要能源消耗集中在壓縮機(jī)上,他一般需要消耗機(jī)械能或者電能等高品位的能源;制熱系統(tǒng)的能源消耗量更大一些,但其可以利用余熱等低品位的能源。因此應(yīng)根據(jù)整車的能源配置情況合理選擇空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)方案。新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的明顯優(yōu)勢(shì)就是高效節(jié)能,這也是空調(diào)系統(tǒng)研發(fā)的核心問(wèn)題,要進(jìn)一步研究新技術(shù)提升這種優(yōu)勢(shì)。

        對(duì)于制冷系統(tǒng),利用新技術(shù)來(lái)提高COP值,如高效率低溫差熱交換器技術(shù)研究(包括蒸發(fā)器和冷凝器)、能量回收型的節(jié)流膨脹裝置研究和高效率壓縮機(jī)技術(shù)研究等。對(duì)于采暖系統(tǒng),希望能夠盡量回收余熱,在余熱小能滿足需求時(shí)應(yīng)盡量減少對(duì)高品位能源的消耗。如可以研究熱泵制熱技術(shù),該技術(shù)理論上能達(dá)到3以上的制熱能效比。電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)就是這種發(fā)展趨勢(shì),在其熱泵空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道中,采用了車內(nèi)冷凝器和蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。制冷工況循環(huán)為:由壓縮機(jī)經(jīng)四通閥至車外冷凝器,再經(jīng)電子膨脹閥1、車內(nèi)蒸發(fā)器制冷后回到壓縮機(jī)。制熱及除霜工況循環(huán)為:由壓縮機(jī)經(jīng)四通閥至車內(nèi)冷凝器,再經(jīng)電子膨脹閥2節(jié)流、車外冷凝器蒸發(fā)換熱后通過(guò)電磁閥回到壓縮機(jī)。

        結(jié)語(yǔ)

        新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比較,更加高效和節(jié)能,但在控制與維修方面變得更加復(fù)雜,需要全面深入地了解和掌握全電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的控制原理與故障診斷方法,充分利用全電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的故障自診斷功能,才能排除故障。

        參考文獻(xiàn)

        [1]艾克熱木江·賽買提,趙同.新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)分析[J].汽車與配件,2016(11):56-57.

        [2]李俊芳.電動(dòng)轎車自動(dòng)空調(diào)控制模式研究[D].吉林大學(xué),2017.

        [3]黃朝宗.熱泵型新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[D].合肥工業(yè)大學(xué),2017.

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