2024年4月1日发(作者:小鹏汽车是哪个厂家生产的)
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陈育彬
长期专注于高端名车维修和职业教育培训,具有20年维修经验,硕士学历。
主要著作有《新款轿车防盗系统检修、遥控器设定与保养灯归零手册》、
《新款轿车技术咨询案例汇编》。
新能源汽车电动空调压缩机
检修技巧及典型故障三例
◆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
图2 电动涡旋式压缩机
1-压缩机控制器(内含逆变器);2-三相电机;
3-涡旋式压缩机。
图1 奔驰S400电动空调压缩机
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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°。
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。
二、电动空调压缩机典型案例
图3 电动涡旋式压缩机的工作原理
案
例
1
2012款奔驰S400混合动力汽车空调不制冷
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。
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
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
图5 电动空调压缩机上的高压插头
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
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。
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案
例
2
2018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
图6 故障车吉利EV450上存储的故障码
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。
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
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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。
(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
(a) (b)
图11 测量压缩机低压线束连接器的
电源和接地线路
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
图10 吉利EV450空调压缩机线路图
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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。
(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。
图13 测量空调压缩机高压线插头的绝缘电阻
案
例
3
2018款东南电咖EV10纯电动汽车空调不制冷
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
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
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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。
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。
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。
三、结束语
由于电动空调压缩机由高电压驱动,
维修人员必须具有相应的新能源汽车高压
系统培训和认证后,才能开展新能源汽车
的拆装与维修操作。随着新能源汽车尤其
是纯电动汽车的逐步普及,广大汽车维修
人员学习和掌握新能源汽车维修知识和技
能的紧迫性日益增强。
电动空调压缩机作为新能源汽车空调
系统的核心部件,互锁故障能够导致车辆
无法上电和行驶,低于第一阈值的绝缘故
障将会报故障码,而低于第二阈值的绝缘
故障将导致车辆无法上电和行驶。
无论是电动空调压缩机上的高压插
件,还是低压插件,维修人员需要按照规范
的操作流程进行检修,结合仪器自诊断、数
据流分析,以及影响空调压缩机不工作的多
种因素进行综合分析,相信广大维修技师
能够快速排除与电动空调压缩机有关的实
际故障。
图15 电咖EV10电动空调压缩机及控制器
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CHINA
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October
图14 电咖EV10空调压缩机控制器线路图
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