混合动力汽车空调系统

《混合动力汽车结构与检修》学习目标：1.知识目标（1）熟悉空调系统的种类；（2）掌握空调压缩机、PTC的作用；（3）熟悉混合动力汽车的低压电源系统和高压电源系统组成；（4）熟悉比亚迪混合动力汽车的空调系统。2.能力目标（1）认识典型混合动力汽车的空调系统组件及安装位置；（2）学会使用诊断仪检测空调系统；（3）学会检测分析混合动力汽车空调系统故障的方法。混合动力汽车空调系统问题导入：1.混合动力汽车空调系统与传统汽车空调系统的区别是什么？2.比亚迪秦的空调系统的制冷方式是什么？3.简述比亚迪秦混合动力汽车的电池热管理系统的工作模式。混合动力汽车空调系统一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理混合动力汽车空调系统与传统汽车空调的主要区别是用电动空调压缩机取代了皮带驱动的空调压缩机。电动空调压缩机由空调变频器提供交流电来驱动，该变频器安装在混合动力系统的变频器上。因此即使发动机不工作，空调系统也能工作，因而能达到良好的空气状况，同时也减少了油耗。混合动力汽车车型采用自动空调系统作为标准配置。自动空调系统自动改变出风口、出风口温度和出气量；同时采用了鼓风机脉冲控制器，该控制器根据空调ECU提供的占空比信号控制输出电压来调节鼓风机电动机的转速，减少了由于传统鼓风机线性控制器发热所造成的功率损失，从而实现低油耗。混合动力汽车空调系统一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理车内温度传感器增加了湿度传感器功能，当空调系统工作时，优化了除湿性能。因为采用了紧凑、轻型和高效的电动水泵，发动机停止时也能保证合适的暖风机性能；采用模糊控制功能来计算要求的出风口温度和自动空调控制系统的鼓风量，空调ECU可以计算出出风口温度、鼓风量、出风口数量和与运行环境相适合的压缩机转速，从而提高了乘坐舒适性。典型混合动力汽车空调系统组成如图8-1、图8-2所示。混合动力汽车空调系统图8-1混合动力汽车空调系统组成（1）一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理车内温度传感器增加了湿度传感器功能，当空调系统工作时，优化了除湿性能。因为采用了紧凑、轻型和高效的电动水泵，发动机停止时也能保证合适的暖风机性能；采用模糊控制功能来计算要求的出风口温度和自动空调控制系统的鼓风量，空调ECU可以计算出出风口温度、鼓风量、出风口数量和与运行环境相适合的压缩机转速，从而提高了乘坐舒适性。典型混合动力汽车空调系统组成如图8-1、图8-2所示。混合动力汽车空调系统图8-2混合动力汽车空调系统组成（2）一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理1）压缩机汽车空调压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，其作用是维持制冷剂在制冷系统中的循环，吸入来自蒸发器的低温低压气态制冷剂，压缩转变为高温高压的气态制冷剂送往冷凝器。目前，混合动力汽车空调上普遍使用的是电动变排量涡旋式压缩机，主要包括一对螺线缠绕的固定蜗形管和可变蜗形管、无刷电动机、油挡板和电动机轴，如图8-3所示。混合动力汽车空调系统图8-3混合动力汽车压缩机内部结构一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理1）压缩机（1）压缩机工作原理压缩机的工作原理分为三个过程，如图8-4所示。①吸入过程在固定蜗形管和可变蜗形管间产生的压缩室的容量随着可变蜗形管的旋转而增大时，气态制冷剂从进风口吸入。混合动力汽车空调系统图8-4压缩机工作原理一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理1）压缩机（1）压缩机工作原理②压缩过程吸入步骤完成后，随着可变蜗形管继续转动，压缩室的容积逐渐减小，吸入的气态制冷剂逐渐压缩并被排到固定蜗形管的中心，当可变蜗形管旋转约两周后，制冷剂的压缩完成。③排放过程。气态制冷剂压缩完成而压力较高时，通过按压排放阀，气态制冷剂通过固定蜗形管中心排放口排出。混合动力汽车空调系统一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理2）冷凝器冷凝器作用是将压缩机排出的高温高压制冷剂蒸气进行冷却，使之凝结为高温高压的液体，由于制冷剂蒸发所放出的热量由周围的3）储液干燥器储液干燥器串联在冷凝器与膨胀阀之间的管路中，使从冷凝器中出来的高压制冷剂液体经过滤、干燥后流向膨胀阀。其作用是储液、干燥和过滤制冷剂。混合动力汽车空调系统一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理4）膨胀阀节流装置的作用是对高压制冷剂液体进行节流降压，保证冷凝器和蒸发器的压力差，使得蒸发器中干燥剂的液体制冷剂可以在要求的低压下蒸发吸热，冷凝器中的制冷剂蒸气可以在给定的高压下冷凝放热高压液体、另外一些节流装置还具有调节进入蒸发器制冷剂流量的作用。5）蒸发器蒸发器的作用是将节流降压后的气液两相制冷剂，通过吸收流经蒸发器表面空气的热量，蒸发气化成制冷剂蒸气使流经蒸发器周围的空气温度降低。混合动力汽车空调系统一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理6）PTC加热元件（1）工作原理目前市场厂常见的混合动力汽车的制热装置分为两种，一种是暖风蒸发箱总成内取消了车上基础的暖风芯体，以高压PTC加热器进行替换，将原车利用发动机冷却液热量进行制暖的原理变更为采用电加热器直接加热HVAC内部空气的方式，如图8-5所示。另一种是在热交换器的前面，添加一个PTC加热装置、电动水泵等部件。通过PTC加热装置，将暖风热交换器中的水加热，然后通过鼓风机，将热空气吹入车厢内，如图8-6所示。冷却液在PTC加热装置内加热并通过电动冷却液泵循环。变热的冷却液流经车内的暖风热交换器并在此释放出热量。通过鼓风机将热量送达车内。混合动力汽车空调系统一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理6）PTC加热元件（1）工作原理混合动力汽车空调系统图8-5PTC加热装置（加热空气式）1-车内的暖风热交换器；2-PTC加热装置；3-电动冷却液泵（12V）；4-冷却液补液罐图8-6PTC加热系统（加热水式）组件一、混合动力汽车空调系统1.混合动力汽车空调系统组成及工作原理6）PTC加热元件（2）PTC加热元件结构PTC加热装置的结构如图8-7所示。混合动力汽车空调系统1-冷却液供给管路接口（自电动12V冷却液泵，或在配备相应选装配置的情况下自热力泵冷凝器）；2-冷却液回流管路接口（至车内的暖风热交换器）；3-电气加热装置输出端冷却液温度传感器；4-高电压接口；5-加热线圈图8-7PTC加热装置结构二、比亚迪秦空调系统1.系统概述比亚迪秦空调系统为单蒸双压缩机自动调节空调，应用于HA混合动力型轿车。系统主要由机械压缩机、电动压缩机、冷凝器、HVAC总成、制冷管路、PTC，暖风水管、风道、空调控制器等零部件组成，如图8-8（a）所示。具有制冷、采暖、除霜除雾、通风换气等四种功能。该系统利用HTC水暖采暖，利用蒸汽压缩式制冷循环制冷，制冷剂为R124a，冷冻油型号为POE。控制方式为按键操纵式。自动空调箱体的模式风门、冷暖混合风门和内外循环风门都是电机控制，控制系统部件如图8-8（a）（b）（c）所示。混合动力汽车空调系统二、比亚迪秦空调系统1.系统概述混合动力汽车空调系统（a）（b）（c）图8-8比亚迪秦空调控制系统组件二、比亚迪秦空调系统2.比亚迪秦空调系统框架比亚迪秦混动车型空调系统框图，如图8-9所示。混合动力汽车空调系统图8-9比亚迪秦空调系统框图二、比亚迪秦空调系统3.空调系统工作原理1）制冷系统原理制冷系统原理如图8-10所示。混合动力汽车空调系统图8-10比亚迪秦空调系统制冷原理图二、比亚迪秦空调系统3.空调系统工作原理1）制冷系统原理整车有电时，由电动压缩机将气态的制冷剂从蒸发器中抽出，进入压缩机中，通过电动压缩机压缩做功形成的高压的气态介质进入到冷凝器，高温高压气态制冷剂通过冷凝器与车外空气进行换热后变成常温高压液态的介质，高压液态的制冷剂经膨胀阀的节流，在蒸发器里膨胀蒸发，膨胀蒸发的制冷介质通过蒸发器吸收流经蒸发器的空气热量，降温后的气流通过鼓风机带入车内，达到制冷的效果。蒸发换热后的低压气态介质重新吸入电动压缩机进入下个循环。整车没电时，由皮带驱动压缩机将气态的制冷剂从蒸发器中抽出，进入压缩机中，通过压缩机压缩做功形成的高压的气态介质进入到冷凝器，高温高压气态制冷剂通过冷凝器与车外空气进行换热后变成常温高压液态的介质，高压液态的制冷剂经膨胀阀的节流，在蒸发器里膨胀蒸发，膨胀蒸发的制冷介质通过蒸发器吸收流经蒸发器的空气热量，降温后的气流通过鼓风机带入车内，达到制冷的效果。蒸发换热后的低压气态介质重新吸入压缩机进入下个循环。混合动力汽车空调系统二、比亚迪秦空调系统3.空调系统工作原理2）供暖系统原理供暖系统采用水暖式制热，HEV模式时通过发动机冷却液制热，EV模式时通过PTC模块加热冷却液制热。供暖系统主要由PTC、PTC水泵、热交换器、暖风水管及鼓风机、风道及控制机构等组成。HEV模式发动机工作时，被发动机气缸燃烧高温加热的冷却液在发动机冷却系统水泵的作用下，经暖风进水管进入热交换器，通过鼓风机吹出的空气将冷却液散发出的热量送到车厢内或风窗玻璃，用以提高车厢内温度和除霜。在热交换器中进行了散热过程的冷却液经暖风出水管被水泵抽回，如此循环，实现暖风供热；EV模式工作时PTC加热冷却液，并通过PTC水泵把加热后的冷却液经暖风进水管进入热交换器，通过鼓风机吹出的空气将冷却液散发出的热量送到车厢内或风窗玻璃，用以提高车厢内温度和除霜。在热交换器中进行了散热过程的冷却液经暖风出水管被PTC水泵抽回，如此循环，实现暖风供热，如图8-11所示。混合动力汽车空调系统二、比亚迪秦空调系统3.空调系统工作原理2）供暖系统原理混合动力汽车空调系统图8-11比亚迪秦空调系统供暖原理图二、比亚迪秦空调系统3.空调系统工作原理3）电池热管理系统原理秦100采用如图8-12所示的系统来实现电池冷却的。其中，电池冷却介质通过板式换热器和空调制冷介质进行热量交换。在板换里面降温后的电池冷却介质通过电动水泵带到动力电池包里面与电池进行热量交换，从而带走电池的的发热量，达到电池降温的效果。空调根据电池包目标水温，通过调节板换处冷媒的状态（压力、温度、流量）和压缩机转速（或开启机械压缩机）来控制电池包进水温度，从而达到较精准电池热管理控制。混合动力汽车空调系统图8-12比亚迪秦电池热管理系统原理图二、比亚迪秦空调系统3.空调系统工作原理3）电池热管理系统原理电池热管理工作模式主要有如下4种：（1）乘员舱制冷：打开电磁阀，关闭电子膨胀阀。根据目标通道温度来控制电动压缩机的转速（或者皮带驱动压缩机的开/关）。（2）电池冷却：关闭电磁阀，打开电子膨胀阀。根据过热度控制电子膨胀阀开度；根据电池包进口的水温来控制电动压缩机的转速（或者皮带驱动压缩机的的开关），且开启水泵。（3）乘员舱制冷+电池冷却：打开电磁阀及电子膨胀阀。根据乘员舱目标通道温度及电池包进口的水温共同控制电动压缩机的转速（或者皮带驱动压缩机的的开关），且开启水泵。（4）电池内循环：空调收收到BMS内循环命令后，空调开启电动水泵。混合动力汽车空调系统二、比亚迪秦空调系统4.比亚迪秦空调系统故障诊断1）维修空调系统时的注意事项•保养空调系统必须由专业技术人员进行。•维修前应使工作区通风，请勿在封闭的空间或接近明火的地方操作制冷剂。维修前应戴好眼罩，保持至维修完毕。•避免液体制冷剂接触眼睛和皮肤。若液体制冷剂接触眼睛和皮肤，应用冷水冲洗，并注意：不要揉眼睛或擦皮肤。在皮肤上涂凡士林软膏。严重的要立刻找医生或医院寻求专业治疗。•制冷系统中如果没有足够的制冷剂，请勿运转压缩机，避免由于系统中无充足的制冷剂并且油润滑不足造成的压缩机可能烧坏的情况。•压缩机运转时不要打开压力表高压阀，只能打开和关闭低压阀。混合动力汽车空调系统二、比亚迪秦空调系统4.比亚迪秦空调系统故障诊断1）维修空调系统时的注意事项•冷冻油必须使用专用冷冻油。不可乱用其它品牌的润滑油代替，更不能混用（不同牌号）。•秦空调系统冷媒加注量为600g