纯电动汽车空调系统控制电路与工作原理分析

2019-05-05张秀乔邱士哲郝晓华刘军

汽车与驾驶维修(维修版) 2019年1期

张秀乔、邱士哲、郝晓华、刘军

（领途汽车有限公司 054800)

1 电动汽车空调系统的结构组成

电动汽车的空调系统与传统燃油汽车基本相同，由压缩机、冷凝器、风扇控制器、风扇、蒸发器、进风口、暖风机总成和高低压管路附件、PTC总成、空调控制器面板、温度及压力传感器等组成。传统汽车压缩机由发动机传动带，通过电磁离合器带动，热源来自发动机余热。而电动汽车采用电动压缩机和PTC元件加热，由动力电池提供高压驱动[1]。

2 纯电动汽车空调系统的控制原理

整车上ON挡后，VCU接受高压电池包信息，当电池包SOC值大于10%时，VCU发送高压信号，制冷状态时空调控制器采集空调A/C开关信号、空调压力开关信号、蒸发器温度信号、车速以及室内外温度信号，通过逻辑运算发送CAN网络控制信号。压缩机根据控制信号去调节压缩机转速，VCU根据控制信号以PWM信号方式传输给风扇控制器，风扇控制器再输出0～12 V之间变化电压来调整风扇的转速。制热状态时，空调控制器采集室内温度传感器信号，通过逻辑运算发送CAN控制信号，PTC总成根据控制信号调整发热功率。

3 汽车空调系统的CAN网络拓扑和控制逻辑

纯电动汽车空调控制电路如图1所示。

整车有两条CAN网络组成，分别为整车控制器、组合仪表（含空调控制器面板）、电机控制器、电池包管理系统、车载充电机组成的动力CAN，以及整车控制器、空调控制器、空调压缩机、PTC加热器等组成的车身CAN。VCU具有网管功能传递两路信息[2]。

图1 纯电动汽车空调控制电路

3.1 制冷时的控制逻辑

(1)如果PTC为开启状态，则关闭PTC输出。

(2)判断空调高低压开关信号在正常范围，VCU发送的信号有效性，温度保护信号为开状态，否则禁止。

(3)满足制冷条件后，则按车内外温度与设定温度的差值获取压缩机基本转速。随着时间的持续空调系统压力的变化，在基本转速的基础上，根据蒸发器信号状态，以100 r/5 s速率，增加、减小或保持压缩机转速。

3.2 加热时的控制逻辑

(1)如果AC为开启状态，则关闭AC输出。

(2)判断VCU发送的信号有效性和再次确认AC输出关闭状态，否则禁止。

(3)加热条件满足后，分别按车内外温度与设定温度的差值、空调出风量以及开关挡位计算输出功率。按照功率大小启动PTC，并设置PTC状态为开。

4 电动空调压缩机的工作原理

某款电动汽车空调压缩机由控制器、电机与压缩机构成的一体机，内部电控组件、电机、压缩机完全隔离，外部高压低压接插件直接固定到壳体上，总成防护等级达到IP67。其特点是蒸发器出气的低温冷媒，通过机壳给电控组件进行冷却降温。压缩机采用涡旋技术，利用动、静涡旋盘的相对公转运动，形成封闭容积的连续变化，实现压缩气体的目的。涡旋定子和涡旋转子的涡旋形状基本相同，相位差为180°，并且具有一定的偏心距。

在2个涡旋之间形成4个压缩腔，每个压缩腔都呈月牙形。在压缩过程中，涡旋定子（静盘）保持固定，而涡旋转子（动盘）则每隔90°顺时针圆周运动。气腔内的气体即被压缩成高压气体，并经涡旋中间的排气口排出。此设计具备噪声低，运转平稳，容易变转速运动和受变频调速技术控制的优点[3]。

控制器由电控组件、CAN收发器、驱动管电路及保护电路等组成。工作时高低压电源和通讯信号全部接入到控制器，电控组件根据接收到空调控制发送的功率和转速请求信号，输出PWM占空比信号，实现电机功率无级调节。同时电控组件通过CAN总线，把压缩机的温度、转速、功率和故障信息发送至总线，实现信号采集、故障预警、过温保护、过压/欠压保护、过流保护、短路保护及反接保护等功能。系统原理图如图2所示。