電動汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)故障分析

安肖鵬

（河南藍海新能電動汽車有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

電動汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)故障分析

安肖鵬

（河南藍海新能電動汽車有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

闡述電動汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理，結(jié)合作者的工作經(jīng)驗，對常見的故障現(xiàn)象進行系統(tǒng)分析，并提出具體的解決方法。

制冷系統(tǒng)；電動壓縮機；壓力；故障；絕緣失效

隨著夏季來臨，人們開始頻繁開啟汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)，但是擱置了大半年的制冷系統(tǒng)能否正常工作，是否處于最佳工作狀態(tài)，如果發(fā)生故障該如何檢查維修。本文從某電動物流車空調(diào)系統(tǒng)的故障現(xiàn)象案例入手，對電動汽車空調(diào)使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題進行系統(tǒng)地闡述，供大家參考。

1 電動汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的主要總成部分

首先對該車型空調(diào)制冷系統(tǒng)進行簡單介紹。其制冷原理［1］如圖1所示。制冷劑的循環(huán)方向如圖1中箭頭所示，系統(tǒng)中沒有設(shè)置視液鏡。

圖1 某電動物流車空調(diào)制冷系統(tǒng)原理

1）電動壓縮機 壓縮制冷劑，使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)。一般可分為壓縮機控制器和壓縮機本體，可以做成一體式，也可以做成分體式。本文所述車型的電

動壓縮機為一體式壓縮機，外形如圖2所示。

圖2 一體式壓縮機外形示意圖

2）冷凝器 從壓縮機排出的氣態(tài)制冷劑在管道中進行降溫散熱，使其變成液態(tài)制冷劑。該車型采用過冷式冷凝器。

3）冷凝風(fēng)扇 為冷凝器強制通風(fēng)，使空氣吹過冷凝器帶走熱量。

4）蒸發(fā)器 使制冷劑膨脹，并吸收空氣中的熱量，達到制冷的作用。

5）膨脹閥 節(jié)流降壓。該車型采用H型膨脹閥。

6）鼓風(fēng)機 將車內(nèi)熱空氣吹向蒸發(fā)器，并從各出風(fēng)口吹出涼風(fēng)。

7）壓力開關(guān) 當(dāng)系統(tǒng)的壓力過高或過低時，使制冷系統(tǒng)停止工作，保護管路或使壓縮機停止工作。

8）空調(diào)管路 制冷劑的循環(huán)通道。

空調(diào)系統(tǒng)的電器原理［2］如圖3所示。

圖3 空調(diào)系統(tǒng)的電器原理

2 空調(diào)制冷系統(tǒng)常見故障解析

空調(diào)系統(tǒng)常見故障可以分為壓縮機無法啟動、系統(tǒng)制冷效果差、制冷時斷時續(xù)、系統(tǒng)振動噪聲大、壓縮機絕緣失效等，下文對這些故障現(xiàn)象分別進行分析。

2.1 系統(tǒng)無法啟動

主要現(xiàn)象為：車輛可以正常上電，開啟鼓風(fēng)機，按下A/C開關(guān)，出風(fēng)口無風(fēng)吹出，或者吹出的風(fēng)與自然風(fēng)溫度相同，壓縮機不啟動。

1）出風(fēng)口無風(fēng)吹出。首先檢查模式開關(guān)是否處于除霜或者吹腳模式，當(dāng)模式風(fēng)門處于除霜或者吹腳模式時，吹面風(fēng)門是不會有風(fēng)的。如果模式開關(guān)處于吹面模式依然無風(fēng)吹出，則需要檢查調(diào)速電阻是否正常，電源線正負極之間電壓是否在9～16 V之間。如果調(diào)速電阻與電源線都正常，則確定為鼓風(fēng)機失效，更換鼓風(fēng)機。

2）出風(fēng)口有風(fēng)吹出，但溫度與自然風(fēng)相同。首先檢查整車電量是否小于20 %，當(dāng)SOC小于20 %時，將限制空調(diào)制冷系統(tǒng)的開啟，以增加續(xù)航里程。

若電量大于20 %，則檢查蒸發(fā)器溫度傳感插接件是否連接牢固，并用萬用表測量溫度傳感器兩端的電阻值是否處于0.33～5.38kΩ之間。如果范圍超出，則判定為溫度傳感器失效，更換溫度傳感器。

若溫度傳感器正常，則檢查空調(diào)管路中的壓力開關(guān)線路是否連接正常，并使用萬用表檢測壓力開關(guān)的導(dǎo)通性。如果壓力開關(guān)不導(dǎo)通，則進行冷媒壓力的進一步檢測。使用歧管壓力表檢測系統(tǒng)壓力，讀取壓力表數(shù)值，此時高壓側(cè)與低壓側(cè)壓力應(yīng)該基本一致。若壓力表讀數(shù)小于0.2 MPa則系統(tǒng)缺少冷媒，系統(tǒng)需要排查漏點并重新加注冷媒；若壓力處于0.2～0.8 MPa之間，則壓力開關(guān)失效，更換壓力開關(guān)。

若壓力開關(guān)正常，則使用萬用表檢查電動壓縮機主電源電壓是否處于195～405 V之間，信號傳輸線束中12 V+和12 V-電壓是否在9～16 V之間。如果上述電壓不在范圍之內(nèi)，分別檢查高低壓線路是否正常連接。

如果上步檢測結(jié)果正常，則需要對CAN信號進行檢查，將診斷儀連接到車輛檢測口，讀取 VCU發(fā)往壓縮機的報文，查看 VCU是否發(fā)出開啟命令，壓縮機是否執(zhí)行 VCU發(fā)出的命令。如果 VCU未發(fā)出開啟命令，則故障由 VCU引起，更換 VCU或者刷新程序；如果壓縮機沒有執(zhí)行 VCU的開啟命令，則故障由壓縮機引起，更換壓縮機，或刷新壓縮機控制程序。

2.2 系統(tǒng)制冷效果差

主要現(xiàn)象為壓縮機可以啟動，出風(fēng)口的溫度比自然風(fēng)低，但高于9 ℃。這種情況下，電動壓縮機將處于高轉(zhuǎn)速運行狀態(tài)，增加耗電量，降低續(xù)航里程。

1）首先檢查系統(tǒng)的冷媒壓力。檢測工況為：環(huán)境溫度20～35 ℃，鼓風(fēng)機調(diào)整為4擋，出風(fēng)模式為全吹面，新風(fēng)風(fēng)門調(diào)整為外循環(huán)［3］。使用歧管壓力表，分別連接高壓與低壓接頭（手閥關(guān)閉），讀取壓力表數(shù)值。低壓正常值為0.15～0.3MPa之間，高壓為0.9～1.5MPa之間。圖4為使用歧管壓力表檢測壓力的照片。

2）高、低壓表指示比正常值低很多，系統(tǒng)高、低壓管路溫差幾乎分辨不出。這種情況是由于系統(tǒng)中基本沒有制冷劑，需要查找漏點。方法是：使用抽打一體機對系統(tǒng)進行打壓，至1.5 MPa左右，保壓的同時，用洗潔精水（水︰洗潔精≈5︰1）在各管路接頭、壓縮機殼體處找漏點，重點關(guān)注有油污的地方［3］。對于冷媒漏完的系統(tǒng)，一般都能找到漏點。對漏點進行修復(fù)后，經(jīng)抽真空后加注足量冷媒（該車型為430 g）。圖5為使用洗潔精水排查到漏點的照片。

圖4 使用歧管壓力表檢測壓力

圖5 使用洗潔精水排查到漏點

3）高、低壓表指示均比正常值偏低，并且系統(tǒng)高壓管路溫?zé)?，低壓管路微涼，溫差不大。這種情況是由于制冷劑不足導(dǎo)致，需要查找漏點，并予以修復(fù)。重新加注足量制冷劑。

4）低壓表指示接近0，高壓表指示比正常低，并且在膨脹閥附近的管路出現(xiàn)結(jié)霜或露滴現(xiàn)象。這是由于制冷劑中水分含量過高，造成膨脹閥堵塞引起的［3］。解決方法為：關(guān)閉制冷系統(tǒng)，回收制冷劑，更換過冷式冷凝器中的干燥濾芯，并反復(fù)對系統(tǒng)抽真空，重新加注制冷劑。

5）高壓側(cè)壓力正常，但是低壓側(cè)壓力高于0.3 MPa，低壓管路的溫度偏低，有較多露滴出現(xiàn)。這種情況是由于膨脹閥的調(diào)節(jié)不當(dāng)，使制冷劑汽化過多造成的。解決方法是：調(diào)小膨脹閥開度。

6）高壓側(cè)低于正常值，低壓側(cè)高于正常值，低壓管路表面結(jié)霜。這是由于膨脹閥損壞，無法起到節(jié)流作用。需要更換膨脹閥。

7）高壓側(cè)壓力過高、低壓側(cè)壓力偏高。這種情況是由于制冷系統(tǒng)中進入了空氣，需要回收冷媒后，重復(fù)抽真空，再加注冷媒。

8）若高壓側(cè)與低壓側(cè)壓力基本一致，則壓縮機內(nèi)部損壞，不能產(chǎn)生足夠的壓力。需要更換壓縮機。2.3 制冷時斷時續(xù)

主要表現(xiàn)為：壓縮機啟動后，在1～2min內(nèi)停機，經(jīng)過1～2min后再次開啟，反復(fù)如此。壓縮機啟動時，吹出涼風(fēng)，壓縮機停止時，出風(fēng)溫度逐漸上升。

1）首先檢查壓縮機是否觸發(fā)高溫保護狀態(tài)。當(dāng)壓縮機控制器溫度高于88 ℃時，觸發(fā)高溫保護，壓縮機自行停機，等壓縮機溫度下降至85 ℃，壓縮機再次開啟。檢查方法為：風(fēng)量調(diào)整到最大，溫度設(shè)定為最低，調(diào)整到外循環(huán)模式，記錄壓縮機的啟、停間隔是否有改善。如果依舊頻繁啟停，則可以判斷壓縮機冷卻功能失效，導(dǎo)致控制器溫度過高，更換控制器。注意更換控制器時，應(yīng)在接觸部位均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂0.5～1 mm。涂抹區(qū)域如圖6所示。

2）如果壓縮機沒有進入高溫保護狀態(tài)，則進一步檢查蒸發(fā)器溫度傳感器的阻值是否正常（正常為0.33～5.38kΩ之間），阻值是否隨溫度上升而下降。如果不滿足以上條件，需要更換蒸發(fā)器溫度傳感器。

3）如果溫度傳感器阻值正常，使用3～5 kΩ的電阻代替?zhèn)鞲衅?，再次開啟制冷系統(tǒng)，如果壓縮機能夠持續(xù)運行，則說明溫度傳感器脫離設(shè)定位置，需要重新裝配。圖7為電阻代替溫度傳感器的照片。

2.4 制冷系統(tǒng)噪聲大

主要表現(xiàn)有：壓縮機振動噪聲大、鼓風(fēng)機噪聲大、冷凝風(fēng)扇振動噪聲大。

圖6 涂抹區(qū)域

圖7 電阻代替溫度傳感器

1）壓縮機振動噪聲大。壓縮機通過橡膠減震墊安裝在支架上，當(dāng)橡膠減震墊失效或者螺栓松動時，會引起振動噪聲偏大，這時需要重新更換減震墊或者緊固螺栓。壓縮機安裝無問題時，應(yīng)該檢查壓縮機本體與控制器之間的三相線的插接件是否連接正常，是否造成缺相運行。當(dāng)壓縮機缺相運行時，會產(chǎn)生較大的噪聲。三相線插接件位置如圖8所示。

圖8 三相線插接件位置

壓縮機出現(xiàn)刺耳的摩擦噪聲時，可以判斷壓縮機本體已經(jīng)損壞，需要更換壓縮機。

當(dāng)壓縮機出現(xiàn)明顯敲擊聲時，并且低壓管路表面出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)霜，可以判斷壓縮機出現(xiàn)液擊，一般由于蒸發(fā)器結(jié)霜或者制冷劑過量導(dǎo)致?？梢苑謩e排查蒸發(fā)器溫度傳感器和制冷劑的充注量。如果制冷劑充注過量，需要回收部分冷媒。低壓管路表面結(jié)霜圖片如圖9所示。

圖9 低壓管路表面結(jié)霜

2）鼓風(fēng)機噪聲大一般有鼓風(fēng)電機磨損、葉輪動平衡失效2類原因，都需要更換鼓風(fēng)機。

3）冷凝風(fēng)扇振動噪聲大。首先排除冷凝風(fēng)扇安裝處的橡膠減震墊（有時與冷凝器集成在一起）是否失效，如果失效需要更換。若更換后問題依然存在，則屬于冷凝風(fēng)扇電機磨損、葉輪動平衡失效導(dǎo)致，需要更換冷凝風(fēng)扇。

2.5 壓縮機絕緣失效

主要表現(xiàn)為：整車無法上電，報絕緣故障，拔下壓縮機高壓插接件，絕緣故障消失。

1）拔下高壓插接件，使用絕緣測試儀檢測壓縮機高壓電源頻腳與外殼之間的阻值，檢測時使用500 V擋位，如果阻值小于20 MΩ，則該壓縮機內(nèi)部絕緣失效。

2）確認壓縮機內(nèi)部絕緣失效后，打開壓縮機控制器，觀察壓縮機與控制器之間是否有水存在，并測量三相線接線柱與殼體之間的阻值。如果小于20 MΩ，可以確認為壓縮機本體絕緣失效，更換壓縮機本體；否則壓縮機控制器絕緣失效，更換壓縮機控制器。

3 結(jié)論

本文結(jié)合實際案例對電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的常見問題進行了分析和總結(jié)，為電動汽車空調(diào)問題排查提供了參考意見。

［1］ 王若平. 汽車空調(diào)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

［2］ 麻友良.汽車空調(diào)技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

［3］ 魯植雄.汽車空調(diào)故障診斷圖解［M］.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2014.

（編輯楊 景）

Fault Analysis on Electric Vehicle A/C Cooling System

AN Xiao-peng
（Henan Lanhai Xineng Electric Automobile Co.， Ltd.， Xinxiang 453000， China）

In this article， the working principle of electric vehicle A/C cooling system is demonstrated. Combined with practical experience， common malfunctions are analyzed systematically， and specific solutions are proposed.

cooling system; electric compressor; pressure; fault; insulation failure

U463.851

B

1003-8639（2017）08-0072-03

2017-05-05

安肖鵬（1988-），男，漢族，河南周口人，助理工程師，主要從事電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)工作。