劉健豪，任健華，楊啟富

（江淮汽車集團(tuán)股份有限公司新能源乘用車公司，安徽 合肥 233000）

一、概述

隨著電動(dòng)車熱管理技術(shù)的發(fā)展，熱泵空調(diào)是冬季加熱節(jié)能的重要的熱管理措施。普通空調(diào)冬季采暖，主要通過PTC加熱，無論是風(fēng)暖PTC還是水暖PTC，本質(zhì)上都是直接將電能通過PTC片轉(zhuǎn)換為熱能，理論效率為100%，但算上損耗，實(shí)際可能只有90%，而熱泵空調(diào)的效率為200%。根據(jù)行業(yè)內(nèi)大數(shù)據(jù)顯示，冬季PTC平均能耗約2kw，熱泵空調(diào)平均能耗約1kw，節(jié)能約50%[1]。隨著熱泵空調(diào)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，主流的方案有三換熱器式、節(jié)流降壓有節(jié)流短管和電子膨脹閥三種。本文就低成本節(jié)流短管的三換熱器熱泵空調(diào)，描述電磁閥的控制方法。三換熱器熱泵空調(diào)原理框圖如圖1所示。

從原理圖分析中可以看出，3個(gè)電磁閥起到制冷劑流向切換的作用，從而實(shí)現(xiàn)制冷、制熱、除濕等相關(guān)功能；2個(gè)節(jié)流短管起到節(jié)流降壓的作用；電子膨脹閥可以起到電池冷卻的節(jié)流降壓及電池與乘員艙冷量分配作用[2]。該熱泵空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際使用中存在NVH的弊端[3]，主要表現(xiàn)在：

1.空調(diào)制冷關(guān)閉時(shí)，制冷節(jié)流短管處壓差，在節(jié)流短管處會(huì)產(chǎn)生“滋滋”的異響。

圖1 三換熱器熱泵空調(diào)原理框圖

2.熱泵制熱關(guān)閉時(shí)，制熱電磁閥處因壓差，瞬間產(chǎn)生較大異響。

本文就如何實(shí)現(xiàn)熱泵空調(diào)系統(tǒng)電磁閥等關(guān)鍵核心控制，解決工作過程中產(chǎn)生的異響，提出一套完整的方案。

二、控制方案及邏輯

（一）總體控制方案

本方案選用一款排量34cc的電動(dòng)壓縮機(jī)提供動(dòng)力輸出。三換熱器節(jié)流短管式熱泵空調(diào)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

乘員艙制冷：電動(dòng)壓縮機(jī)4將低溫低壓的冷媒氣體壓縮成高溫高壓的氣體，流經(jīng)車外換熱器9，冷凝為低溫高壓的液體，之后經(jīng)制冷節(jié)流短管6節(jié)流降壓，流經(jīng)乘員艙蒸發(fā)器5，轉(zhuǎn)換為低溫低壓的氣體再流進(jìn)壓縮機(jī)。此時(shí)制冷電磁閥1打開，制熱電磁閥2打開，旁通電磁閥3關(guān)閉，電子膨脹閥關(guān)閉[4]。

電池制冷：電動(dòng)壓縮機(jī)4將低溫低壓的冷媒氣體壓縮成高溫高壓的氣體，流經(jīng)車外換熱器9，冷凝為低溫高壓的液體，之后經(jīng)電子膨脹閥8節(jié)流降壓，流入電池冷卻器蒸發(fā)，轉(zhuǎn)換為低溫低壓的氣體再流進(jìn)壓縮機(jī)。此時(shí)制冷電磁閥1關(guān)閉，制熱電磁閥2打開，旁通電磁閥3關(guān)閉，電子膨脹閥打開。

乘員艙熱泵制熱：電動(dòng)壓縮機(jī)4將低溫低壓的冷媒氣體壓縮成高溫高壓的氣體，流經(jīng)車外換熱器9，冷凝為低溫高壓的液體，之后經(jīng)制冷節(jié)流短管6節(jié)流降壓，流經(jīng)乘員艙蒸發(fā)器5，轉(zhuǎn)換為低溫低壓的氣體再流進(jìn)壓縮機(jī)。此時(shí)制冷電磁閥1關(guān)閉，制熱電磁閥2關(guān)閉，旁通電磁閥3打開，電子膨脹閥關(guān)閉。

圖2 三換熱器節(jié)流短管式熱泵空調(diào)結(jié)構(gòu)框圖

表1 電磁閥邏輯控制

（二）穩(wěn)定狀態(tài)下的電磁閥邏輯控制

電磁閥邏輯控制如表1所示。

（三）模式切換中電磁閥工作狀態(tài)控制邏輯

1.從熱泵制熱（模式6）轉(zhuǎn)到（模式2）時(shí)，先關(guān)閉壓縮機(jī)，3個(gè)電磁閥動(dòng)作延遲2min，此時(shí)制熱電磁閥兩端的壓差已泄完，延遲結(jié)束，切換到目標(biāo)模式狀態(tài)，此時(shí)制熱電磁閥2即不再產(chǎn)生異響[5]。

2.如果從熱泵制熱（模式6）轉(zhuǎn)到（模式1），關(guān)閉壓縮機(jī)，3個(gè)電磁閥狀態(tài)始保持5min。由于電磁閥一直保持，故制熱電磁閥2即不再產(chǎn)生異響,5min后恢復(fù)至表1 狀態(tài)。

3.從熱泵制熱（模式6）轉(zhuǎn)到（模式7），壓縮機(jī)延遲1min關(guān)閉，3個(gè)電磁閥延遲2min，此時(shí)制熱電磁閥兩端的壓差已泄完，延遲結(jié)束，切換到目標(biāo)模式狀態(tài)，此時(shí)制熱電磁閥2即不再產(chǎn)生異響。

4.從熱泵制熱（模式6）轉(zhuǎn)到其他模式，3個(gè)電磁閥延遲1min，此時(shí)制熱電磁閥兩端的壓差已泄完，延遲結(jié)束，切換到目標(biāo)模式狀態(tài)，此時(shí)制熱電磁閥2即不再產(chǎn)生異響。

5.從乘員制冷模式（模式3、5、9、10）轉(zhuǎn)到（模式1、2、7），制冷電磁閥1立即吸合，電子膨脹閥打開，制熱電磁閥2和旁通電磁閥3按照上表狀態(tài)執(zhí)行。1min后，制冷電磁閥恢復(fù)。制冷電磁閥關(guān)閉后，制冷節(jié)流短管處即不再有冷媒流入，不再泄壓產(chǎn)生聲音。打開電子膨脹閥，靠電子膨脹閥緩慢泄壓。1min后系統(tǒng)壓力平衡，制冷電磁閥可恢復(fù)。

6.其他模式相關(guān)之間跳轉(zhuǎn)，按表1的電磁閥邏輯控制表執(zhí)行。

7.鑰匙置于OFF時(shí)，整車VCU需要給空調(diào)系統(tǒng)延遲送電1min，保證空調(diào)控制器供電控制電磁閥。

三、結(jié)語

針對熱泵系統(tǒng)控制方法，建立了主流三換熱器低成本熱泵空調(diào)電磁閥控制方案，既解決了制冷關(guān)閉時(shí),節(jié)流短管處產(chǎn)生的“滋滋”聲，又解決了制熱關(guān)閉時(shí)，制熱電磁閥處產(chǎn)生的沖擊聲。

由于目前熱泵空調(diào)受限于制冷劑特性，只能工作在-10℃以上，所以通過環(huán)境溫度的識(shí)別，讓熱泵空調(diào)制熱與PTC制熱需進(jìn)行智能切換，保證用戶采暖的舒適性，及熱泵系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。