新能源汽车构造 课件 项目6 空调系统认知

项目6空调系统认知项目目标素养目标：1.培养学生的爱国主义精神，弘扬社会主义核心价值观。2.培养学生的敬业精神，争做精益求精的“大国工匠”。3.培养学生的诚信品质，讲规矩、讲原则，遵守国家法律法规。4.培养学生的友善品质，分工协作、优势互补、相互帮助、共同进步。5.培养学生养成服从管理、规范作业、安全工作的良好工作习惯。知识目标：1.能够描述新能源汽车空调系统的组成、类型及作用。2.能够描述新能源汽车空调制冷系统的组成及工作原理。3.能够描述新能源汽车空调暖风系统的作用。4.能够描述新能源汽车空调暖风系统的加热方式。5.能够描述新能源汽车空调暖风系统的特点、工作原理与检修方法。能力目标：1.能够进行新能源汽车空调压缩机拆装。2.能够进行新能源汽车空调制冷系统基本检查。3.能够检测空调暖风系统的主要部件。4.能够对PTC加热器进行更换。任务6-1空调暖风系统构造认知与拆装任务导入一辆比亚迪秦EV电动汽车，故障是空调无暖风，你的主管把该车的诊断与检修的任务分配给你，你能完成这个任务吗？知识准备一、新能源汽车空调暖风系统作用汽车空调暖风系统是将冷空气送入热交换器，吸收某种温度的热量，提高空气的温度，并将热空气送入车内。汽车空调暖风系统的作用如下：1）与蒸发器一起共同将空气调节到使人感到舒适的温度。2）在寒冷的冬季向车内供暖，提高车内空气的温度。3）当车窗结霜，影响驾驶人和乘客的视线，不利于行车安全时，可通过采暖装置吹出热风来除霜。

新能源汽车空调暖风系统由风机调速电阻、电子开关模块、风机、轮式换风器、PTC加热器、温度传感器，出风风道、出风口等元件构成，电子开关模块包括场效应管(MOSFET)、光电耦合器等部件。PTC加热器作为加热元件，通过动力蓄电池为其供电，由电子开关模块控制其通电发热，风机和轮式换风器实现暖风的输送及风向的改变。暖风温度采用PTC电阻加热器，安全可靠，能自行调整驾驶室内温度。如图6-1-1所示。图6-1-1

新能源汽车空调暖风系统二、新能源汽车空调暖风系统的加热方式新能源汽车空调暖风系统与传统汽车主要区别在于加热方式不同，以下介绍新能源汽车暖风的加热方式。1.PTC加热器的加热方式纯电动汽车没有传统汽车的发动机，没有了温度，因此需要靠PTC加热器的热能来采暖。PTC是正温度系数（Positive

Temperature

Coefficient）”的英文缩写。

1950年荷兰人Haayman偶然首次发现了BaTiO3陶瓷的PTC铁电效应，之后探索这种机理的研究一直引人瞩目。PTC自理论问世至工业化生产走过了20余年的历史,而PTC产品的大量使用是在近40年的事情。目前，PTC技术已成为现代化工业的重要组成部分。作为一种新型热敏电阻材料，其主要用途可分为开关和发热两大类别。利用PTC材料的热敏特性，制成热敏开关类产品。利用发热类PTC性能稳定、升温迅速、受电源电压波动影响小等特性，制成的各种加热器产品，已成为金属电阻丝类发热材料最理想的替代产品。目前，已大量应用于电动汽车空调暖风系统，电动汽车除霜机等。PTC加热器（图6-1-2）采用PTCR热敏陶瓷元件，由若干单片组合后与波纹散热铝条经高温胶黏结成，具有热阻小、换热效率高的显著优点。它的最大特点在于其安全性，即遇风机故障堵转时，PTC加热器因得不到充分散热，功率会自动急剧下降，此时加热器的表面温度维持限定温度（一般为240℃左右），从而不致产生电热管类加热器表面的“发红”现象，排除了发生事故的隐患。图6-1-2

PTC加热器PTC加热器的结构与参数，如图6-1-3所示。1）加热器：由2组电热阻丝并联组成，单独控制。2）温度传感器：检测加热器本体的温度，控制加热器导通和切断。

3）熔断器：防止加热器失控发生火灾。图6-1-3PTC加热器结构示意图2.加热丝加热冷却液的方式来取暖

新能源汽车冷却液的作用一方面是给汽车上的容易发热的元件（如电机等）散热，另一方面在温度较低的情况下需要提供热能来供驾驶室采暖。纯电动汽车没有传统汽车的发动机，没有了足够的温度，这样一来在温度较低的情况下仅靠电动汽车上的电器元件工作的热量来加热冷却液是远远不够的，无法给驾驶室提供足够的温度。

为保证在温度较低的情况下，给车内提供足够的温度，在冷却液循环系统上安装了一个加热装置，如图6-1-4所示，串联在冷却液循环系统中，来加热冷却液，使冷却液达到合适的温度给车内提供足够的温度，加热器一般包括控温器和限温器。控温器一般都设置在插入水中的金属管内，其最高控制温度一般都设定在合适的温度区域，这样就可保证加热器有较大的蓄热量，为了避免控温器失灵时加热冷却液温度过高，影响车辆的工作性能，还在热水器上安装了限温器，其限温值设定在略高于控温器的最高控制温度，一旦加热温度达到设定值时，限温器便立即切断电源，避免了因加热失控而影响整车性能。图6-1-4

冷却液加热装置加热装置的工作状态如下：1）冷却液温度较低时的工作状态，如图6-1-5所示，加热丝导通。

图6-1-5

冷却液加热装置工作状态加热装置的工作状态如下：2）冷却液温度较高时工作状态，如图6-1-6所示，加热丝断开。

图6-1-6冷却液加热装置工作状态3.空调暖风系统的热泵实现方式暖风加热系统的另一种实现方式是热泵。由传动带驱动的直流无刷电动机的电动汽车热泵如图6-1-7所示，空调系统的制冷/制热模式由四通换向阀转换，实线箭头表示制冷工况，虚线箭头表示制热工况。从原理上讲，该系统与普通的热泵空调并无区别，但是用于电动汽车上，专门开发了双工作腔滑片压缩机、直流无刷电动机和逆变器控制系统。在热泵工况下，系统从融霜模式转为制热模式时，风道内换热器上的冷凝水将迅速蒸发，在风窗玻璃上结霜，会影响驾驶的安全性。图6-1-7热泵式空调示意图三、新能源汽车空调暖风系统检修1.新能源汽车空调暖风系统的特点

新能源汽车车型的空调系统采用机电一体化压缩机制冷及PTC制热模块采暖。与传统车型的空调系统相比，主要设计的区别是电动压缩机及PTC制热。制热方面，传统的车型通过发动机冷却水温的热量来制热，在发动机起动、暖机等水温较低的阶段制热效果不好。而比亚迪秦EV通过约3000W的PTC制热模块制热，制热效果好，同时可以调节制热量。2.新能源汽车空调暖风系统原理新能源汽车空调暖风系统采用空调控制器驱动PTC加热器制热，通过鼓风机吹出的空气将PTC散发出的热量送到车厢内或风窗玻璃上，用以提高车厢内温度和除霜，如图6-1-8所示。图6-1-8

新能源汽车空调暖风系统原理图PTC加热器实物如图6-1-9所示。图6-1-9

PTC加热器实物图3.新能源汽车空调暖风系统检修（1）新能源汽车空调暖风系统故障检修流程分析

阅读并分析新能源汽车空调暖风系统故障检修的流程，流程图如图6-1-10所示。图6-1-10暖风故障检修流程图（2）PTC温度传感器的检查

新能源汽车空调暖风系统的PTC温度传感器的电路图如图6-1-11所示。图6-1-11PTC温度传感器电路图利用万用表检测PTC温度传感器端子的线束，检测数据如表6-1-1所示。

表6-1-1PTC温度传感器接线端子检测数据图6-1-11PTC温度传感器电路图（3）PTC制热模块的检查

新能源汽车空调暖风系统PTC制热模块的电路图如图6-1-12所示。利用万用表检测PTC制热模块的电源、搭铁以及与各控制器之间的电路是否导通。

图6-1-12PTC制热模块电路图（3）PTC制热模块的检查

新能源汽车空调暖风系统PTC制热模块的电路图如图6-1-12所示。利用万用表检测PTC制热模块的电源、搭铁以及与各控制器之间的电路是否导通。

图6-1-12PTC制热模块电路图任务6-2空调制冷系统构造认知与拆装任务导入

有一辆比亚迪秦EV电动汽车，客户反映空调出风口温度偏高。你的主管把该车的诊断与检修的任务分配给你，你能完成这个任务吗？知识准备一、新能源汽车空调系统的作用、组成1.新能源汽车空调系统的作用新能源汽车空调系统的作用是根据室外环境随时调节汽车内部的温度、湿度和通风状况，改善车内空气质量，保持最舒适的驾车环境。2.新能源汽车空调系统的组成新能源汽车制冷系统与传统动力汽车基本相同，由压缩机、冷凝器、蒸发器、冷却风扇、鼓风机、膨胀阀、储液干燥器和高低压管路附件、传感器等组成，如图6-2-1所示。传统汽车压缩机由发动机传动带通过电磁离合器带动，而电动汽车采用电动压缩机，如图6-2-2所示，电动压缩机由动力蓄电池提供高压电驱动。图6-2-1

新能源汽车制冷系统图6-2-2电动压缩机(1)压缩机

作用：主要把低压低温气体压缩为高压高温气体。新能源汽车采用的电动涡流式压缩机属于第3代压缩机。电动压缩机采用螺旋式的压缩盘，结构如图6-2-3所示。涡流式压缩机结构主要分为动静式和双公转式两种。目前动静式应用最为普遍，它的工作部件主要包括动涡轮（旋转涡管）与静涡轮（固定涡管）。动、静涡轮的结构十分相似，都是由端板和由端板上伸出的渐开线形涡旋齿组成，如图6-2-4所示。两者偏心配置且相互错开，静涡轮静止不动，而动涡轮在专门防转机构的约束下，由曲柄轴带动做偏心回转平动，即无自转，只有公转。图6-2-3

电动压缩机的压缩盘图6-2-4涡流式压缩机的结构电动压缩机工作过程如图6-2-5所示。图6-2-5电动压缩机工作过程对汽车空调压缩机的要求①要有良好的低速性能，即在低速行驶或怠速时也有较大的制冷能力和较高的效率。②高速运行时功耗小，以节省油耗，并保证发动机的动力性。③体积小，重量轻，满足汽车对零部件小型化的要求。④可靠性高，耐高温和抗振性好，能经受恶劣的运行条件。⑤运转平稳、噪声低，振动小，起动转矩小，减少压缩机对汽车的不利影响。(2)冷凝器

冷凝器（图6-2-6）的作用是把压缩机排出的高温、高压制冷剂气体，通过冷凝器将热量散发到车外空气中，从而使高温、高压的制冷剂气体冷凝成较高温度的高压液体。冷凝器中制冷剂的液化，需要释放大量的热量，所以车载空调冷凝器大多布置在车头散热水箱前面，由冷却系统风扇或冷凝器风扇或两者共同进行冷却。汽车空调系统的冷凝器是一种由管子与铝散热片组合起来的热交换设备。冷凝器的材料可以是铜、钢、铝，现在以铝制居多。冷凝器中的管子做成各种盘管状，散热片是为了增大冷凝器的散热面积，而且可支承盘管。图6-2-6冷凝器（3）蒸发器

蒸发器（图6-2-7）的作用是将经过节流降压后的液态制冷剂在蒸发器内沸腾汽化，吸收蒸发器表面周围空气的热量而降温，风机再将冷风吹到车室内，达到降温的目的。其工作原理与冷凝器刚好相反，从膨胀阀进入蒸发器的制冷剂由于体积突然膨胀而变成低温低压雾状微粒，这种状态的制冷剂极易汽化，汽化时将吸收周围（车内）大量的热量。图6-2-7蒸发器(4)膨胀阀

膨胀阀（图6-2-8）的作用是降低进入蒸发器内的制冷剂的压力，控制进入蒸发器内的制冷剂的流量。压力降低，温度同时降低，制冷剂雾化成液态微粒，制冷剂易于吸热而蒸发膨胀。控制进入蒸发器内的制冷剂的流量可以防止因制冷剂流量过大使蒸发器温度过低而结冰，也可以防止因制冷剂流量过小使蒸发器过热而使空调系统制冷度不足。图6-2-8膨胀阀(5)储液干燥器

储液干燥器（图6-2-9）实际上是一个储存制冷剂及吸收制冷剂水分、杂质的装置。一方面，它相当于汽车的油箱，为由于泄漏制冷剂而多出的空间补充制冷剂。另一方面，它又像空气滤清器那样，过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。储液干燥器中还装有一定的硅胶物质，起到吸收水分的作用。图6-2-9储液干燥器三、新能源汽车空调制冷系统的工作原理（图6-2-10）图6-2-10

新能源汽车空调制冷系统的工作原理新能源汽车空调制冷系统由电动机驱动的压缩机将气态的制冷剂从蒸发器中抽出，并将其压入冷凝器。高压气态制冷剂经冷凝器时液化而进行热交换（放热），热量被车外的空气带走。高压液态的制冷剂经膨胀阀的节流作用而降压，低压液态制冷剂在蒸发器中汽化而进行热交换（吸热），气态的制冷剂又被压缩机抽走，泵入冷凝器，如此使得制冷剂进行封闭的循环流动，不断将车厢内的热量排到车外，使车厢内的气温降至适宜的温度。新