◆文/江蘇 耿彪

隨著人們對環(huán)境污染問題的普遍關(guān)注和節(jié)能環(huán)保意識的日益增強，世界各國都在大力發(fā)展新能源汽車來代替使用石油燃料的傳統(tǒng)汽車。我國更是將新能源汽車產(chǎn)業(yè)列入《中國制造2025》規(guī)劃中的重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)之一，許多新能源汽車研究、生產(chǎn)和使用的鼓勵政策也隨之出臺。新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車在動力總成上有著本質(zhì)區(qū)別，這使得兩者的空調(diào)系統(tǒng)也存在差異，本文將從汽車維修企業(yè)新能源汽車空調(diào)維修數(shù)據(jù)分析和新能源汽車空調(diào)技術(shù)特點兩個方面為依據(jù)，解析《新能源汽車空調(diào)檢測與維修》課程框架的設計思路。

一、汽車維修企業(yè)新能源汽車空調(diào)維修數(shù)據(jù)分析

《新能源汽車空調(diào)維修》課程內(nèi)容必須是以真實維修項目為載體，以實際工作流程為教學過程。根據(jù)2021年7月至8月某市汽車維修企業(yè)新能源汽車空調(diào)維修的數(shù)據(jù)（圖1），分析出常見的維修作業(yè)內(nèi)容：電動壓縮機不工作、空調(diào)性能測試、制冷劑加注作業(yè)、不制冷（不制暖）故障檢修、制冷（制暖）效果差的故障檢修、空調(diào)控制系統(tǒng)故障檢修、不出風或出風量少的故障檢修等。

圖1 2021年7-8月某市新能源汽車空調(diào)維修數(shù)據(jù)匯總

二、新能源汽車空調(diào)技術(shù)特點介紹

1.與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別

新能源汽車包含燃料電池電動汽車、純電動汽車、插電式混合動力汽車，其裝備的汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理也不盡相同。燃料電池電動汽車由于燃料電池的化學能轉(zhuǎn)換效率低，余熱排放量大，所以采用余熱吸收式制冷系統(tǒng)和利用燃料電池余熱實現(xiàn)汽車空調(diào)的冷暖功能。純電動汽車空調(diào)系統(tǒng)是使用電動空調(diào)壓縮機作為動力源來實現(xiàn)制冷功能，有些車型是利用PTC元件直接加熱空氣或是用加熱后的冷卻液來加熱空氣以此實現(xiàn)制暖功能，還有部分車型是利用熱交換器加熱制冷劑來實現(xiàn)的。插電式混合動力汽車由于仍然安裝有傳統(tǒng)發(fā)動機，所以它的空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車空調(diào)的系統(tǒng)基本上沒太大變化，但會采用機械、電動雙模壓縮機。傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車通過皮帶傳動和電磁離合器，讓發(fā)動機曲軸帶動機械式空調(diào)壓縮機運轉(zhuǎn)，即便在空調(diào)不工作時，也會增加一定的燃耗。新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別，見表1。

表1 新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別

2.典型新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)原理

因燃料電池電動汽車的市場占有率極小，插電式混合動力汽車的空調(diào)系統(tǒng)又類似于傳統(tǒng)燃油車與純電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的糅合，故以下僅介紹近年來剛應用在純電動汽車上的熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)。熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)由電動空調(diào)壓縮機、電磁四通閥、冷凝器、蒸發(fā)器、干燥瓶、膨脹閥和熱交換器組成。新能源汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)中空調(diào)壓縮機的動力來源是電池，因此在壓縮機上直接集成了電動機成為電動空調(diào)壓縮機，并通過控制器控制空調(diào)壓縮機轉(zhuǎn)速，提高能量利用效率如圖2所示。電磁四通閥能夠改變制冷劑的流動方向，是熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)切換冷熱模式的重要部件如圖3所示。冷凝器與蒸發(fā)器將制冷劑氣液轉(zhuǎn)化，達到制冷和制暖的目的。干燥瓶用來干燥、過濾制冷劑中的水分與雜質(zhì)。膨脹閥可以降低系統(tǒng)壓力以便制冷劑在更低沸點下蒸發(fā)吸熱。熱交換器的作用是改善系統(tǒng)在較低環(huán)境溫度下制暖不良情況。同時更高標準的環(huán)保要求，也使得作為制冷劑由常見的R134a（全球氣候變暖潛能值GWP=1300）逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2（GWP=1）和HFO-1234yf（GWP=4）。

圖2 帶控制器的電動空調(diào)壓縮機

圖3 電磁四通閥

熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)在制冷時的工作原理與傳統(tǒng)汽車空調(diào)相同，即空調(diào)壓縮機將高溫氣態(tài)制冷劑壓向電磁四通閥（從A端進D端出）；高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過冷凝器放熱后，冷凝為高溫高壓液態(tài)；再通過膨脹閥節(jié)流降壓，轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷氐蛪阂簯B(tài)；蒸發(fā)器吸收車內(nèi)溫度將高溫低壓液態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)化為低溫低壓氣態(tài)；最后再次通過（從B端進C端出）回到電控空調(diào)壓縮機的低壓進口處。熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)在制暖時，電磁四通閥使制冷劑的流向與制冷時的流向相反（從A端進B端出再從D段進C段出），此時蒸發(fā)器和冷凝器的作用也就和制冷時相顛倒，蒸發(fā)器放熱以加熱車內(nèi)溫度，而冷凝器吸收外部熱量。由于熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)的特點，會在冷凝器處安裝熱交換器，當外界環(huán)境溫度較低時，冷凝器吸收熱交換器中冷卻液的高溫，提高制暖效果。熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理圖（圖4）。

圖4 熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理圖

圖5 某型純電動汽車空調(diào)電子控制系統(tǒng)簡圖

表2 《新能源汽車空調(diào)檢測與維修》課程框架表

純電動汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的空調(diào)電子控制系統(tǒng)原理也存在部分異同。某型純電動汽車空調(diào)電子控制系統(tǒng)簡圖，如圖5。圖中藍色虛線框內(nèi)的控制原理與傳統(tǒng)車相同，空調(diào)控制單元根據(jù)空調(diào)控制面板上A/C開關(guān)、風速開關(guān)、風門模式開關(guān)并結(jié)合溫度傳感器（環(huán)境溫度、蒸發(fā)箱溫度、冷卻液溫度）、壓力傳感器和陽光傳感器等信號，控制電動壓縮機、風門電機和冷卻風扇等執(zhí)行器。紅色虛線框中的部件為純電動汽車獨有，空調(diào)控制單元控制高壓直流電驅(qū)動PTC加熱器和電動空調(diào)壓縮機是否需要處于工作狀態(tài)。

三、《新能源汽車空調(diào)檢測與維修》課程框架設計

汽車維修作業(yè)通常是從發(fā)現(xiàn)汽車故障現(xiàn)象開始，經(jīng)過檢測→分析→恢復等一系列流程最終排除故障，整個流程都圍繞“排除故障現(xiàn)象”開展的，新能源汽車空調(diào)檢修也不例外。將典型故障現(xiàn)象或常見作業(yè)內(nèi)容設為項目，設計相應的教學情境，將一個完整的故障排除過程拆分為工作原理、工具使用、電路查詢、數(shù)據(jù)分析、方案制定、檢測方法、拆裝流程等的單個學習任務?！缎履茉雌嚳照{(diào)檢測與維修》課程框架表，見表2。

四、結(jié)語

盡管新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理和結(jié)構(gòu)組成與傳統(tǒng)汽車有著一定區(qū)別，但其故障現(xiàn)象與檢測故障的方法卻還是萬變不離其宗。通過分析，發(fā)現(xiàn)《新能源汽車空調(diào)檢測與維修》課程框架表中的項目3、項目4、項目5與項目2中的部分內(nèi)容與傳統(tǒng)汽車空調(diào)課程中的學習內(nèi)容基本一致，這也就減少了下階段課程開發(fā)的難度與工作量，可以把更多精力放在開發(fā)新能源汽車空調(diào)獨有的學習內(nèi)容上，爭取早日開發(fā)出貼合企業(yè)發(fā)展需求，真正把典型工作任務引入到技能教學中，能讓學生在“做中學，學中做”的新能源汽車空調(diào)維修實訓課程。