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
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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。
图8-4 压缩机工作原理
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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。
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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
图8-5 PTC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（12 V）； 4-冷却液补液罐
图8-6 PTC加热系统（加热水式）组件
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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。
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
图8-11 比亚迪秦空调系统供暖原理图
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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。
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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。
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一、混合动力汽车空调系统
《混合动力汽车结构与检修》
混合动力汽车空调系统
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。
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。
图8-12 比亚迪秦电池热管理系统原理图
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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。
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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。
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。
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二、比亚迪秦空调系统
1.系统概述
（a）
（b）
图8-8 比亚迪秦空调控制系统组件
（c）
混合动力汽车空调系统 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。
图8-9 比亚迪秦空调系统框图
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 1）制冷系统原理
制冷系统原理如图8-10所示。
图8-10 比亚迪秦空调系统制冷原理图
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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。
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。
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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。
图8-2 混合动力汽车空调系统组成（2）
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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。
端冷却液温度传感器；4-高电压接口；5-加热线圈
图8Leabharlann Baidu7 PTC加热装置结构
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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。
图8-1 混合动力汽车空调系统组成（1）
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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。
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。
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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。
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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。
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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。
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。
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