二、奔驰S400混合电动汽车空调制冷系统的特点
电动汽车空调与普通汽车空调最主要的差别在于空调压缩机不由发动机驱动,而是由电棚区动,这样就可以不受发动机是否运行的约束,使电动空调工作比较灵活。由于电动空调的电源来自高压蓄电池,而镍氢电池或锂电池组均对工作温度有一定的要求,故电动空调还要兼顾电池降温的工作。以下以奔驰S400混合电动汽车空调制冷系统为例,重点谈谈电动汽车空调系统的一些特点。
1.高压理电池需要保持一定的温度
混合电动汽车的一个重要特点,是高压锂电池需要保持合适的工作渴度,这对保持理电池的容量、充电的循环次数和延长使用寿命都有一定的作用,这个温度范围约在20~70℃之间。所以在装有高压电池的容器内装有温度传感器,用以检测高压电池的温度,同时内部还装有专用的制冷蒸发器管道,如图4所示。
高压电池的控制单元会对输入的温度传感器信号进行分析,如果电池工作温度超过了规定值,该车的空调系统就会自动运转来降温。
这个温度传感信号的传输过程是比较复杂的:温度传感信号→电池控制单元→驾驶驱动控制器局域网(它属于底盘的CAN总线系统)→中央网关的转换→到达自动空调KLA控制电脑→自动向空调压缩机的驱动电机发出指令→驱动电控空调压缩机旋转。命令该车的空调系统运转时制冷剂会流经高压锂电池内的蒸发器,对高压电池产生冷却降温作用。同时经网关后的CAN还向发动机控制电脑发出需要冷却的指令,当高压锂电池电压不够时,会控制发动机启动运转。
是否驱动空调压缩机的电机旋转,或压缩机旋转的转速快慢,即压缩机排出高温高压气态制冷剂的量值大小,与高压埋电池的储电容量、温度和放电电流的大小,以及发动机的工况等因素有关。当发动机在怠速或停机状况时,电动压缩机的驱动功率限制在2kW之内,而车辆突然加速行驶,需要大功率驱动时,则会在10s的短暂时间内,限制电动压缩机的驱动功率,甚至命令其停止运转。
从上面的分析可知,当高压锂电池组过热时,电动模块可命令空调系统自动启动运作,以降低理电池组件的工作温度,直到温度回降到20~70℃范畴,空调系统则自动停止运行。这种功能保护了高压锂电池组件,但不需驾驶员根据车内温度来操作空调系统,而可由高压理电池的温度高低来自动运行,这是一种自动调节高压IT电池组温度的功能。有的车主不了解此功能,会觉得明明自己没有开启空调,但空调系统却自动运行了,往往错误地以为空调系统失控了。
2.空调制冷系统有三条制冷回路
由图5可看出,从电动空调压缩机出来的高温高压气态制冷剂F134a,经车头冷凝器的散热变成液态的中温制冷剂,再经干燥过滤器后分别流向:①H型膨胀阀和前蒸发器,可降低车内前部的乘座温度;②经后蒸发器阀的控制,到达后蒸发器,可降低后座环境温度;③经高压电池蒸发器阀的控制,流向高压锂电池内部的蒸发器,有效地降低了锂电池组的温度,保证了高压锂电池的正常输出。由于高压理电池需要的工作温度在20~70℃范围内,显然远高于乘客所需要的22~26℃的车内制冷温度,所以澎圣它的蒸发器的制冷剂循环管,是从干燥过滤器后分出,经高压电池蒸发器阀,流向高压锂电池蒸发器后,再流向前蒸发器入口的,其可重复在前蒸发器内产生一定的制冷作用。显然,这样的设计可有效提高制冷剂的循环效率。
3.压缩机带有消声器
本车空调压缩机内的高温高压输出管道上,专门设置了一个容积较大的膨胀腔,这实际上就是一个压缩机的消声器,用于降低涡旋式压缩机工作时气体压缩产生的噪音。实际运行证明,启用空调后即使在车辆静止且发动机处于停转状态下,也几乎感受不到空调系统的噪音。
4.空调具有短暂的“维持制冷”功能
这种功能是指电动空调能在点火开关关闭、发动机熄火后,仍保持有短时的制冷作用。在取下点火钥匙后,只须按压空调风机键,就能启用此项“维持制冷”的功能。如果是传统的汽车空调,由于空调压缩机是由发动机驱动的,发动机停止运转,空调也就无法继续产生冷气,这种短暂的维持制冷功能也就无法做到。但电动空调则不同,它是由电动压缩机来驱动的,不受发动机是否旋转的影响。
如在加油站加油时,点火钥匙取下后发动机会立即停机,驾驶员短时离开车辆,如希望车内温度能够保持舒适状态,此短时制冷功能的作用便发挥出来了,当然这个时间较短,在本混合电动汽车上设计为不能超过6min。