新能源汽车电动空调压缩机检修技巧及典型故障三例

2022-01-26福建省陈育彬技能大师工作室陈育彬

汽车维修与保养 2021年10期

◆文/福建省陈育彬技能大师工作室陈育彬

目前许多新能源汽车（本文主要指混合动力汽车和纯电动汽车）安装了带高压电驱动控制的空调压缩机，在实际维修过程中通常会遇到空调压缩机不工作的情况。由于许多维修人员对高压系统控制的电动空调压缩机原理不了解，又缺乏实际的维修经验，导致无法准确快速地排除电动空调压缩机不工作的故障。笔者曾在本刊2019年第3期《2010款奔驰S400混合动力无法启动》、2021年第6期《2014款宝马i3电动空调不工作》中，详细介绍了与电动空调压缩机有关的案例。这两个案例有个共同特点：诊断仪器能够读取到“绝缘电阻值超出允许范围之外的绝缘故障”的故障码，但并没有明确指出哪一个部件的绝缘电阻过大，因而需要采用排除法逐一检查绝缘电阻值，或通过诊断仪器读取数据流，或使用绝缘测试仪测量各高压部件的绝缘电阻值。前一个案例是由于电动空调压缩机绝缘电阻值间歇性不良导致奔驰S400混合动力无法启动；后一个案例由是由于电动空调压缩机受到外力碰撞后，导致EME电机电子单元内部的空调高压熔丝熔断。感兴趣的技师们可以认真看一下以上两个案例。本文将专题分享常见新能源车型电动空调压缩机的检修技巧，供业内同行学习参考。

一、电动空调压缩机的结构与工作原理

与传统汽车空调有较大不同，新能源汽车空调由压缩机内部的电机驱动，而不是发动机皮带驱动。电动空调压缩机一般固定在驱动电机旁边的底盘支架上，目的是为了近距离从高压配电箱中获得高压电源，以减少高压线束的长度。一般在电动空调压缩机上集成有压缩机控制器（内部包含逆变器），能够将高电压车载电气系统的300～600V直流电压（不同车型的额定电压有所不同，早期奔驰S400混合动力的高压电池电压为126V）转换为交流电压，并将其供至压缩机内部的三相电动机。电动压缩机上布置有高压插头和低压插头，压缩机本体上安装有制冷剂循环的高、低压管路。

如图1所示，电动空调压缩机包括三个主要部件：①压缩机控制器（包含逆变器），可将高压直流电转换为交流电压，驱动三相电动机运转，同时压缩机控制器通过CAN总线或LIN总线与其他控制单元通信，接收压缩机运转的指令；②三相电动机，用于驱动涡旋式压缩机；③压缩机，目前广泛使用涡旋式压缩机（图2），该型压缩机包括两个嵌套式蜗壳，其中一个是固定的，又称为定涡盘，另一个是动涡盘，可以在定涡盘内部做圆周运动，这两个相互啮合的涡盘，线形相同的，相互错开180°，即相位角相差180°。

图1 奔驰S400电动空调压缩机

图2 电动涡旋式压缩机

如图3所示，压缩机工作分为吸气、压缩、排气等过程。在涡旋式压缩机运转过程中，蜗壳反复地相互接触，在卷绕中形成数个逐渐变小的腔室。这样，制冷剂得到压缩并进入这些腔室中，直至达到中心处排出。

图3 电动涡旋式压缩机的工作原理

二、电动空调压缩机典型案例

案例1 2012款奔驰S400混合动力汽车空调不制冷

一辆2012款奔驰S400混合动力汽车，因空调系统制冷而送修。维修技术人员使用奔驰诊断仪器读取自动空调系统的故障码（图4）为：P06A064-电动压缩机因扭矩过高而失灵；P06A016-电动压缩机因扭矩过高而失灵。

图4 故障车奔驰S400空调系统故障码

接上制冷剂压力表，检查高低压管路的压力，均为5bar（1bar=100kPa），开启空调后，压力无明显变化，说明电动空调压缩机不工作。对已存在的故障码进行检测计划测试，启动发动机，接通空调，并且设置最低温度，接通后必须至少等待60s。此时，压缩机的目标转速为6 850r/min，但是实际转速为0，冷却液温度为71℃，蒸发器温度传感器的数值为26.3℃，制冷剂压力为4.5bar。检测计划最后给出的可能原因和补救措施为：更换部件A9/5（电动空调压缩机）。

对于奔驰检测计划的故障维修提示，我们不能够完全照搬执行，还需要进行进一步的分析和检查。如何理解故障码P06A064 和P06A016 （电动空调压缩机因扭矩过高而失灵）的真正含义？笔者认为，可以从以下几个方面进行解析：

第一，空调压缩机内部三相交流电动马达损坏、卡滞，导致扭矩过高。空调控制单元已经向压缩机发出运转的指令（目标转速6 850r/min），但是压缩机仍然无法运转，反馈后的转速仍然为0，因而空调自诊断系统储存了“扭矩过高”的故障码。

第二，电动空调压缩机的外部高压供电缺失（由高压动力电池通过高压配电盒为其提供高压电源），导致压缩机无法运转。

第三，电动空调压缩机的低压供电插件连接故障或线路故障，例如12V电源、搭铁或互锁故障，也会导致空调压缩机不工作。但是低压插件连接不良，通常会出现其他的故障码，如互锁故障。

根据上述分析，对电动空调压缩机的外部进行检查。首先检查电动空调压缩机的低压供电插件，检查12V电源及搭铁线路、CAN线路电压，均正常。断开12V蓄电池并等待5min后，断开高压电池上的高压插头。需要注意的是高压插头有两个（图5），其中大的带金属的高压插头是为AC/DC转换器和电动空调压缩机提供高压电源，另一个较小的高压插头连接DC/DC转换器。

图5 电动空调压缩机上的高压插头

拔下电动空调压缩机上的高压插头，用万用表测量动力电池高压插头到电动空调压缩机高压线束之间的电阻值，为无穷大（正常应小于1Ω），说明高压线路之间存在断路现象，可能是高压配电盒内的熔丝被烧断。拆卸位于发动机后部的高压配电盒，由于该配电盒是密封的，按规定不能解体检查维修，但可以使用万用表测量高压电池侧的高压插头至电动空调压缩机高压插头之间的线束电阻值，标准值应小于1Ω，实际值为无穷大，说明高压线路存在断路现象。高压配电盒内熔丝烧断的原因可能是因为电动空调压缩机本身工作异常，导致负载过大甚至高压短路，从而烧断高压配电盒内的空调压缩机高压熔丝。

更换电动空调压缩机以及高压配电盒线束总成（高压配电盒不单独售卖）后试车，该车故障被彻底排除。

案例22018款吉利EV450纯电动汽车空调不制冷

一辆2018款吉利EV450纯电动汽车空调不制冷，使用道通诊断仪器读取空调系统故障信息，发现存有当前状态的故障码U016B87-与ACCM通信丢失（图6）。ACCM为空调压缩机模块，该模块与自动空调控制模块通过LIN总线通信，LIN总线同时与PTC加热器模块、三通电磁阀、空调控制面板等元件并联。与ACCM无法通信的可能原因有：电动空调压缩机低压插头的供电、搭铁不良；LIN总线接触不良；电动空调压缩机本身故障。

图6 故障车吉利EV450上存储的故障码

需要说明的是：本案例并不是对某个单一故障案例的分析，而是针对该故障码的多个实际维修案例的总结。当然有些检测步骤并不只是针对“无法通信”的故障码，而是为了让维修技师更加全面地了解电动空调压缩机的检修内容。下面将详细介绍吉利EV450电动空调压缩机的检修流程。

流程1：仪器诊断。无论什么车辆，在问诊及确认故障现象以后，维修技师都是需要使用诊断仪器读取故障码，最好是扫描全车控制单元，而不能仅限于自动空调控制单元。因为有许多与空调压缩机有关的故障码，不一定存储于空调控制单元。如绝缘电阻故障信息，往往在储存在BMS（蓄电池管理系统控制单元）中。如果有相关的故障码，请按照故障码的诊断流程进行检测。同时，可以选择“动作测试”“压缩机控制”，通过打开或关闭压缩机，确认压缩机是否能够正常工作。如果能够正常工作，说明电动空调压缩机这一最终的执行部件是正常的，影响压缩机不工作的原因可能是传感器部分。如果压缩机仍然不工作，说明电动空调压缩机本身或者高压、低压供电线路存在故障。当然数据流分析也是非常有必要的。

流程2：连接空调压力表。检查制冷剂压力是否符合要求，必要时添加制冷剂。

流程3：检查压缩机外观及周边。检查压缩机外表是否有水渍、磕碰，接插件线束波纹管是否破损，低压接插件是否牢固、有无松脱等（图7）。

图7 吉利EV450电动空调压缩机

流程4：检测压缩机。检测前，先断开动力电池负极，安装好负极防护帽或包裹绝缘胶带，并设置警示标志，等待5min；向上推动车载充电机（OBC）上的直流母线插头卡扣保险（图8），拆卸直流母线连接充电机端插件；戴绝缘手套用万用表测量直流母线端正负极的剩余电压，应小于1V（图9）。高压线束断开后，应在线束侧接口处做好安全防护措施。维修工作中应注意：对车辆做好标识，标明正在维修高压、禁止连接12V蓄电池。

图8 断开车载充电器处直流母线

图9 测量直流母线插头的剩余电压

完成高压下电操作后，断开空调压缩机的低压插头，检查插头针脚应无腐蚀、无松脱和接触不良的现象。

（1）测量电源和搭铁线。连接蓄电池负极，根据电动空调压缩机电路图（图10），测量低压连接器BV08第1号针脚与蓄电池负极之间的电压，标准电压应大于12.5V（图11a）。如果电压低于标准值，请检查前机舱左侧熔丝继电器盒内EF30的10A熔丝是否正常。检查空调压缩机低压连接器BV08第1号针脚与EF30熔丝之间线路的电阻值，标准值应小于1Ω。使用万用表测量低压连接器BV08第3号针脚与车身之间的电阻，标准电阻应不超过1Ω（图11b），如果电阻无穷大，则为搭铁线断路故障。

图10 吉利EV450空调压缩机线路图

图11 测量压缩机低压线束连接器的电源和接地线路

（2）检查并测量空调压缩机LIN总线。将点火开关置于OFF位，测量电动空调压缩机低压连接器BV08第2号针脚的电压，参考值为12V左右；将点火开关置于ON位置，测量电动空调压缩机低压连接器BV08第2号针脚的电压，实际值为8.5V左右（图12），标准值为8～11V。如果有示波器的话，可以测量LIN总线的波形，判断波形是否正常。

图12 测量LIN线的电压

如果完成以上低压插件的供电、搭铁以及LIN总线的检查，且均正常后，故障码U016B87仍然存在，则需要更换电动空调压缩机。在许多事故车的案例中，电动空调压缩机因碰撞损坏后，容易导致车载充电机内部分线盒中40A高压熔丝烧断，因此需要认真检查，具体检查方法可以参见后面的流程5。

（3）测量空调压缩机的高压互锁线路。根据空调压缩机的互锁线路图，用万用表测量空调压缩机内部低压连接器6号与7号针脚之间的电阻值（注意是压缩机侧，而不是低压插件侧），标准值应小于1Ω，如果阻值过大，请检查电动空调压缩机高压供电线束。用万用表测量空调压缩机低压接口6号脚与整车控制器（VCU）CA67第76号针脚之间的电阻，标准值应小于1Ω，如果电阻无穷大，则中间相关线路存在断路故障，需要根据互锁电路图进行进一步的检查。测量空调压缩机低压接口7号脚与整车控制器（VCU）CA66第58号脚之间的电阻，标准值应小于1Ω。如果电阻无穷大，则中间相关线路存在断路故障，需要根据互锁电路图进行进一步的检查。

在本案例中，无需检测高压互锁线路，因为如果高压互锁线路出现故障，车辆将无法上电和行驶，但故障车行驶正常。

（4）检测电动压缩机高压插件的绝缘电阻。将点火开关置于OFF位置，断开高压电池负极，并设置警示标志，等待5min以上；断开空调压缩机高压线插头及车载充电器（OBC）之间的插头，使用绝缘测试仪测量高压线的绝缘电阻值（图13）。确认在DC1000V下，控制器高压端子与外壳间的绝缘电阻大于20MΩ，实际值为631MΩ。

图13 测量空调压缩机高压线插头的绝缘电阻

（5）检查分线盒熔丝是否熔断。将点火开关置于OFF位置，断开高压电池负极，等待5min；断开车载充电机上的直流母线，拆卸位于车载充电机内部的分线盒上盖，用万用表测量分线盒熔丝（三个熔丝均为40A）两端的电阻，标准电阻为小于1Ω，确认测量值是否符合标准。

以上就是吉利EV450纯电动汽车电动空调压缩机的基本检修流程。检查内容包括自诊断、数据流分析、制冷剂压力检查、压缩机的基本检查，电动空调压缩机的检测等部分。在检测部分又包括电动空调压缩机的低压插件电源、搭铁线、LIN总线、互锁电路，以及高压插件的绝缘电阻检测。

在实际维修过程中，并不需要完全按照以上的步骤进行逐一检查，而是根据实际需要进行检测。如果车辆因为电动空调压缩机高压或低压插头导致的互锁故障，车辆将会出现与互锁故障相关的故障码，且无法上电和行驶。如果出现绝缘故障，可以按照高压插件绝缘检测的步骤进行检查。因为电动空调压缩机不工作是由多个因素引起的故障，维修人员不能仅限于电动空调压缩机自身及线路的检查。

下面将以东南电咖EV10纯电动汽车电动空调压缩机不工作为例，对电动空调压缩机的检修流程进行深入的分析。

案例32018款东南电咖EV10纯电动汽车空调不制冷

一辆2018款东南电咖EV10纯电动汽车空调不制冷，由于没有合适的诊断仪器对该车控制系统进行诊断（道通和X431均无该车诊断系统），因此只好根据电动空调系统的常规检修流程进行诊断。

首先接上空调压力表检查空调高、低压管路压力，压力均在6bar左右，说明空调制冷剂足够。打开空调开关后，压力表指针无明显变化，说明电动空调压缩机不工作。在这种不能借助诊断仪器的情况下维修纯电动车辆，显然有较大的难度。因此，非常有必要查询相关维修资料，并且按照一定的诊断流程进行诊断。

该车电动空调压缩机控制器与压缩机是分开的，压缩机控制器安装在固定支架下方，根据需求控制电动空调压缩机的运转。开启空调后，当压缩机控制器收到目标转速CAN信号时，压缩机控制器驱动压缩机以1Hz/s或者2Hz/s达到目标值，同时可根据要求更改电动空调压缩机的升频速率及维持时间。压缩机控制器具有短路保护、欠压保护、过流保护以及自保护的特性。空调控制系统以VCU整车控制器为核心，通过空调控制面板总成操作完成制冷、采暖、除霜、除雾和通风换气等功能。外围元器件如开关、传感器等采取空调工作信号送至空调控制面板总成和VCU，VCU通过CAN通信与压缩机控制器进行通信，压缩机控制器控制电动空调压缩机的运转与停止。

电咖EV10电动空调压缩机工作的条件是：鼓风机电机处于运转状态、温度选择制冷、A/C开关开启、电池组电量充足、室外温度传感器、蒸发器温度传感器以及空调高低压管路压力正常等。当电源开关状态处于ON位时，按下空调控制面板上的A/C开关按键，按键信号通过空调控制面板总成发送至VCU。当室外温度传感器检测到的室外温度高于-5℃、蒸发器温度传感器检测到的蒸发器温度高于0℃，且空调高低压管路压力正常时，VCU通过CAN总线将压缩机目标转速信号发送至压缩机控制器，控制器控制电动空调压缩机开始运转。室外温度越高，电动空调压缩机转速越高。蒸发器温度越低，电动空调压缩机转速越低，甚至停机。

当蒸发器表面温度低于0℃时，电动空调压缩机停止工作；当温度恢复到2℃以上时，压缩机再次启动。当三态压力开关检测到高压侧压力约为大于32bar或低于1.2bar时，电动空调压缩机停止运转。当动力电池电量低于210V（±5V）时（动力电池额定电压为331.2 V），压缩机控制器将自动切断电路以保护电池组与压缩机，电动空调压缩机停止工作。

查询空调系统的电路图（图14）发现，电动空调压缩机控制器有低压和高压两个插头。低压插头1号接脚为ACC电源线，4号为接地线，5号与6号分别为CAN-H与CAN-L线。拔下故障车的低压插头，将点火开关置于ON位，测量空调压缩机控制器低压插头的电源及搭铁线路，均正常。测量两根CAN线的电压，均在2.5V左右。将点火开关置于OFF位，断开蓄电池负极线束，拆卸后排座椅，断开MSD（手动维修开关）保险端，并把MSD保险端从车辆上拔出。检查电机控制器内的高压熔丝正常，没有熔断。断开三态压力开关，使用数字式万用表测量三态压力开关内部的1号与2号接脚之间的电阻，小于1Ω，说明三态压力开关内部的双重压力开关正常。3号与4号为控制冷却风扇的高压开关，测量这两个针脚为无穷大，在压力低于16bar时为正常断开状态。同时测量三态压力开关至VCU之间的线路，连接正常。检查蒸发器温度传感器和室外温度传感器（负温度系数）电阻，在标准范围之内。检查空调控制面板总成，空调鼓风机运转正常，空调开关指示灯能够正常点亮。

图14 电咖EV10空调压缩机控制器线路图

完成以上检查后，基本可以锁定该车故障点在电动空调压缩机控制器上。为进一步验证故障点，找来同款正常车辆，按照操作规程互换了压缩机控制器（图15），故障车空调系统恢复正常。

图15 电咖EV10电动空调压缩机及控制器

更换电动空调压缩机控制器总成的流程是：将点火开关置于OFF位，断开蓄电池负极线束和MSD（手动维修开关）保险（拆卸MSD保险时需要戴上绝缘手套）；断开电动空调压缩机控制器总成低压接插件；断开电动空调压缩机控制器总成高压及三相线接插件；拆卸电动空调压缩机控制器总成固定螺栓，取下电动空调压缩机控制器总成。然后，按照相反的顺序安装新的压缩机控制器。

更换压缩机控制器后反复试车，该车空调系统工作正常，故障被彻底排除。