资源简介

(共58张PPT)
1
2
3
电动汽车空调系统结构组成与拆装
电动汽车空调制冷控制系统检测与修复
电动汽车空调暖风系统检测与修复
模块三
新能源汽车空调系统检测与修复
课题三
电动汽车空调暖风系统检测与修复
了解电动汽车空调暖风系统的作用及类型。
掌握PTC 加热器的分类、特性、传导方式及工作原理。
掌握电动汽车空调暖风系统的故障诊断与排除方法。
学习目标
一辆北汽EV160 已行驶15 000 km，客户反映打开空调暖风系统后温度异常，无法取暖。经维修人员检查发现PTC 加热器损坏，需要更换PTC 加热器。
任务描述
电动汽车空调暖风系统有时会出现PTC 加热器不工作、PTC 加热器过热等故障，要完成对类似故障的检测与维修，需要了解电动汽车空调暖风系统的类型，熟悉PTC 加热器的分类、特性、传导方式及控制原理，掌握其检测与维修方法，从而完成故障诊断与排除。
任务分析
一、电动汽车空调暖风系统的作用及类型
1. 电动汽车空调暖风系统的作用
（1）冬季取暖
在寒冷的冬季，人坐在汽车内会感到寒冷。汽车空调暖风系统可将车内空气或送入
车内的外部新鲜空气加热，以提高车厢内的温度，使乘员感到舒适。
相关理论
（2）调节车内温度
现代汽车空调系统的空调器已采用冷暖一体化的形式，利用加热器和蒸发器一起将冷空气调节到人体所需要的舒适温度，以提高车内的舒适性。
（3）车窗玻璃除霜
在冬季或春秋季，由于车内外温差较大，车窗玻璃会起雾或结霜，影响驾驶员和乘员的视线，不利于行车安全。可通过汽车空调暖风系统吹出热风来除霜或除雾。
2. 电动汽车空调暖风系统的类型
电动汽车空调暖风系统与传统汽车空调暖风系统的区别是压缩机驱动方式发生了变化。电动汽车空调压缩机采用电驱动的方式，而传统汽车空调绝大多数采用发动机驱动。
在暖风实现的形式上，电动汽车空调暖风系统通常是利用电加热的方式来产生暖风。电动汽车空调暖风系统有以下三种类型：
1）热泵式
下图所示为电动汽车热泵式空调系统，主要由电动压缩机、单向阀、四通换向阀、节流装置（双向热力膨胀阀）、室内换热器、室外换热器和气液分离器等组成。
电动汽车热泵式空调系统
在制冷模式下，电动压缩机出口排出的高温高压制冷剂气体经单向阀、四通换向阀进入室外换热器，在室外换热器内向外界空气放热，冷凝为高温高压的制冷剂液体，流经双向热力膨胀阀进行节流降压，节流后制冷剂变为低温低压的制冷剂蒸气进入室内换热器，吸收室内空气热量，以达到降低车厢内温度的目的，最后从室内换热器排出的低温低压制冷剂经四通换向阀、气液分离器被电动压缩机吸入气缸，进行下一个制冷循环。
在制热模式下，从电动压缩机出口排出的高温高压制冷剂气体经单向阀、四通换向阀进入室内换热器，向车内空气放热，以达到提升车厢内温度的目的，制冷剂放热后冷凝为低温高压的制冷剂液体，流经双向热力膨胀阀进行节流降压，节流后的制冷剂蒸气进入室外换热器与室外空气进行热交换，吸热后从室外换热器排出的低温低压制冷剂经四通换向阀、气液分离器被电动压缩机吸入气缸，进行下一个制热循环。
（2）PTC 加热器式
PTC 热敏电阻通常是用半导体材料制成的，按材质可分为陶瓷PTC 热敏电阻和有机高分子PTC 热敏电阻。PTC 热敏电阻因具有随环境温度高低的变化，其电阻值随之增加或减小的变化特性，所以PTC 加热器具有节能、恒温、安全和使用寿命长等特点。
PTC 加热器式暖风系统又分为PTC 加热器直接加热空气（又称PTC 空气加热器）和PTC 加热器加热水（又称PTC 水暖加热器）两种形式。目前国内市场PTC 空气加热器应用较为广泛，北汽EV160 采用的就是该形式的暖风系统。PTC 水暖加热器采用得较少，采用该类暖风系统的常见车型为比亚迪E5。
（3）余热+ 辅助PTC 加热器式
余热+ 辅助PTC 加热器式空调暖风系统利用大功率器件（功率变换、驱动电动机、电动机控制器等）工作时产生的热量，对车内环境进行热交换。当热量不足时，启用辅助PTC 加热器进行加热。
二、PTC 加热器
1. PTC 加热器的分类
空调PTC 加热器可分为黏结式陶瓷PTC 加热器和金属PTC 管状加热器两大类。
（1）黏结式陶瓷PTC 加热器
黏结式陶瓷PTC 加热器是将多个陶瓷PTC 芯片及铝波纹散热片用耐高温树脂胶黏结在一起的加热器，其散热性好，电气性能稳定。黏结式陶瓷PTC 加热器可分为加热器表面带电型和加热器表面不带电型两种。采用陶瓷PTC 发热体制造的暖风机具有优异的调温与节能特性、极低的热惯性和无明火、无辐射的安全性、良好的抗振性等优点。丰田卡罗拉、凯美瑞等很多车型装备了黏结式陶瓷PTC 加热器辅助加热暖风装置。北汽EV160 空调暖风系统采用的也是黏结式陶瓷PTC 加热器。
（2）金属PTC 管状加热器
金属PTC 管状加热器采用镍铁合金丝作为发热材料，发热管外镶铝散热片，其散热效果非常好。加热器配用温度控制器和热熔断器，使产品使用更为安全可靠。
2. PTC 加热器的特性
（1）电阻- 温度特性
PTC 元件的电阻- 温度特性是指在规定的测量电压下，额定零功率电阻R25（指环境温度25 ℃条件下测得的零功率电阻值）与电阻自身温度之间的关系。下图所示为PTC 元件的电阻- 温度特性，图中Tc～Tp 的红色曲线部分为工作区间。
PTC 元件的电阻-温度特性
（2）电流- 时间特性
PTC 元件的电流- 时间特性是指当PTC元件两端加上额定工作电压时其电流与时间的关系，如下图所示。开始通电瞬间的电流称为起始电流，达到热平衡时的电流称为残余电流。在一定的环境温度下，给PTC 热敏电阻加一个起始电流（保证是动作电流），通过PTC 热敏电阻的电流降低到起始电流的50% 时所经历的时间就是动作时间。
PTC元件的电流-时间特性
（3）电压- 电流特性
PTC 元件的电压- 电流特性又称伏安特性，是指常温下PTC 热敏电阻在加电气负载达到热平衡的情况下电压与电流的相互依赖关系，如下图所示。
PTC 热敏电阻的伏安特性大致可分为三个区域：
1）在0～Uk 之间的区域称为线性区，此区间电压和电流的关系基本符合欧姆定律，不产生明显的非线性变化，也称不动作区。
2）在Uk～Umax 之间的区域称为跃变区，此时由于PTC 热敏电阻的自热升温，电阻值产生跃变，电流随着电压的上升而下降，所以此区域也称为动作区。
3）在UD 以上的区域称为击穿区，此时的电流随着电压的上升而上升，PTC 热敏电阻的阻值呈指数下降，于是电压越高，电流越大，PTC 热敏电阻的温度越高，阻值反而降低，很快就导致PTC 热敏电阻的热击穿。
伏安特性是过载保护PTC 热敏电阻的重要参考特性。
（4）调温特性
PTC 加热器的输出功率会随着环境温度的升高而明显降低。从另一方面来讲，也可以理解为室温越低，PTC 输出功率越大，加热也就越迅速；随着室温升高，PTC 输出功率逐步下降，升温效果也就越趋于缓慢。在风量不变的情况下，当环境温度上升时，PTC 功率下降，这一特征在一定程度上起到功率自动调节的作用。
3. PTC 加热器的传导方式
（1）热传导
以热传导为主的PTC 陶瓷加热器，其特点是通过PTC 发热元件表面安装的电极板（导电兼传热）、绝缘层（隔电兼传热）、导热蓄热板（有的还附加有导热胶）等多层传热结构，把PTC 元件发出的热量传导到被加热物体上。
（2）热对流
以所形成的热风进行对流式传热的各种PTC 陶瓷加热器，其特点是输出功率大，并能自动调节吹出风温和输出热量。
（3）热辐射
PTC 陶瓷红外线热辐射加热器的特点是利用PTC 元件或导热板表面迅速发出的热量，直接或间接地激发接触其表面的远红外涂料或远红外材料，使之辐射出红外线。
三、电动汽车空调暖风系统PTC 加热器控制原理
以北汽EV160 电动汽车空调暖风系统为例，其HVAC 总成系统部件的安装位置如下图所示。HVAC总成即供热、通风与空气调节部件。
北汽EV160 电动汽车空调系统部件的安装位置
北汽EV160 电动空调PTC 加热器控制原理如下图所示，PTC 控制器安装在高压盒内。打开点火开关后，空调继电器为压缩机控制器、PTC 控制器和PTC 提供电源。PTC 控制器根据来自空调面板的暖风请求信号（CANH 和CANL）以及温度传感器信号，发送两个PTC 加热器芯片温度、PTC 驱动芯片温度、电流信号给整车控制器，整车控制器根据上述信号及动力蓄电池信息，进行系统运算、逻辑分析，从而控制PTC加热器工作，具有温度保护、过电流保护、欠电压保护、过电压保护等功能。
北汽EV160 电动空调PTC 加热器控制原理
北汽EV160 空调用PTC 加热器如下图所示，其具有发热速度快、温度高且可控等优点，但耗电功率大，需2kW 以上，对汽车的续航能力有较大的影响。由于PTC本体温度相对较高，需周边结构配合为其提供空间，防止塑料件受热变形，同时HVAC总成内海绵及润滑脂易因高温产生异味。
北汽EV160 空调用PTC 加热器
北汽EV160 电动空调暖风系统采用两级式控制，控制精度和乘员的舒适性都有所提高。北汽EV160 PTC 加热器的结构示意如下图所示，由两组电热丝并联组成，单独控制，温度传感器检测加热本体的温度，控制PTC 加热器导通和切断，高压熔丝用来防止PTC 加热器失控引发火灾。PTC 加热器根据环境温度、自身温度、空调温度调节旋钮及动力蓄电池电压等控制自身两组电热丝的通断。
北汽EV160 PTC 加热器的结构示意
四、电动汽车空调暖风系统的常见故障诊断与处理
1. 电动汽车空调暖风系统的故障排除流程
（1）确认操作正常无误。
（2）检查系统连接是否正常，是否存在插接件漏插现象。
（3）通过鼓风机有无风来判断A/C 开关是否正常。
（4）检查高压熔丝（即高压输入PTC 加热器）是否正常。
（5）以上故障诊断建议通过故障诊断仪进行，根据故障诊断仪提示故障码来排除故障。
2. 电动汽车空调暖风系统的常见故障
电动汽车空调暖风系统的常见故障见下表。
3. PTC 加热器的检修
（1）PTC 加热器的拆卸
北汽EV160 空调PTC 加热器安装在仪表中控台后部。更换北汽EV160 空调PTC 加热器的步骤为：
1）关闭点火开关，拔下钥匙。
警告：正常情况下，在点火开关关闭后，高压系统还存在高压电，这是由于电动机控制器中高压电容的存在而造成的，需要经过一段时间的等待，高压电容中的电才能被完全释放。
2）打开前机舱，铺设翼子板布。
3）断开低压蓄电池负极，用绝缘胶带包裹蓄电池负极，防止虚接。再拔下PDU（电力集成控制单元）低压插接件。
4）检查绝缘手套是否破损，戴上完好无损的绝缘手套后拔下PDU空调高压插头，如下图所示。将万用表旋至直流电压挡，用万用表检测PDU空调高压接线端子两端电压是否为36V 以下，如高于36V，应用专用放电工具进行放电，放电后再次用万用表检测，直至电压降至接近0左右，如下图所示。
5）拔下PTC加热器高压插头，如下图所示。
6）分别拆下前地板控制台左右两侧前挡板的子母扣，取下前挡板。
7）拆除PTC 高压固定卡扣，将固定卡扣与PTC高压线束分离。
8）拔下PTC 高压电缆线与PTC 端插头，如下图所示，插头位于加速踏板上方。
9）断开PTC 负极搭铁线，如下图所示。
10）拔下PTC 温度传感器插接件，如下图所示。
11）拆下PTC 固定支架螺栓，取出PTC 总成，如下图所示。
（2）PTC 加热器的检测
1）将万用表旋至欧姆挡，校正万用表。
2）测量PTC 加热器高压端子之间的电阻（其端子见下图），
电阻规格如下：
①用表笔测量白色端子和蓝色端子之间的电阻，应为500～750 Ω，如下图（左）所示。
②用表笔测量红色端子和白色端子之间的电阻，应为200～280 Ω，如下图（右）所示。
③用表笔测量红色端子和蓝色端子之间的电阻，应为300～350 Ω，如下图所示。
3）测量PTC 加热器各高压端子与PTC 外壳之间的电阻，其电阻值应为无穷大，如下图所示。
4）测量PTC 温度传感器两端子之间的电阻，其阻值应为40～60 kΩ，如下图所示。
5）关闭万用表。
（3）PTC 加热器的安装
1）将PTC 总成插入空气分配箱内，安装PTC 固定支架螺栓。
2）安装PTC 温度传感器插接件。
3）缓慢拖动前机舱侧导线，将PTC 高压线束插头从副驾驶室拖到主驾驶室加速踏板上方。
4）安装PTC 负极搭铁线和PTC 高压电缆线与PTC 端插头。
5）安装PTC 高压固定卡扣。
6）安装前地板控制台左右两侧前挡板并扣上子母扣。
7）检查绝缘手套是否破损，戴上完好无损的绝缘手套后安装PTC 加热器高压插头。
8）安装PDU 空调高压插头。
9）安装PDU 低压插接件和低压蓄电池负极。
10）打开点火开关，开启暖风系统，测试温度。
11）用手感受出风口温度。
12）关闭暖风系统。
13）关闭点火开关，收起翼子板布。
14）关闭前机舱盖。

展开更多......

收起↑