新能源汽车空调温度传感器取点试验讲解

新能源汽车空调温度传感器取点试验讲解

韦云龙

柳州松芝汽车空调有限公司，广西 柳州 545616

摘要：随着新能源汽车现代化产业迅速发展及国际燃油车市场持续萎缩的背景下，国际汽车的发展趋势慢慢由燃油车转向新能源汽车。

对于汽车科技电子化微车时代，人们对汽车空调系统的评价与要求越来越高、越来越精致。在追求汽车安全性、可靠性的同时，也更加注重对舒适性及低成本等各项要求进行对标等评价选型；然而，新能源汽车正好通过蓄电池供能，大大降低了使用不可再生能源的趋势，同时蓄电池供能汽车相对发动机供能汽车在噪音及舒适性上是无法进行比较的；对于整车噪音全球化新能源汽车市场的快速发展，整车空调系统的空调特性也由简单到复杂，由发动机能量供能转型至蓄电池供能，但在新能源汽车发展的过程中，汽车空调所面临的新问题也随之变得复杂。对于整车空调系统一致性、稳定性控制、关键能量转换零部件系统的控制都取决于传感器所布置在的最佳位置，因此本文主要针对新能源汽车空调系统中蒸发器温度传感器及加热器温度传感器的最佳取点位置进行讲解。

关键词：新能源汽车 空调系统 蒸发器 加热器 传感器 取点

Abstract: With the rapid development of the modernization industry of new energy vehicles and the continuous contraction of the international fuel vehicle market, the development trend of international vehicles has gradually shifted from fuel vehicles to new energy vehicles.

For the era of electronic micro car of automobile science and technology, people have higher and higher evaluation and requirements for automobile air conditioning system. While pursuing automobile safety and reliability, we also pay more attention to the evaluation and selection of various requirements such as comfort and low cost; However, new energy vehicles are powered by batteries, which greatly reduces the trend of using non renewable energy. At the same time, battery powered vehicles can not be compared with engine powered vehicles in terms of noise and comfort; With the globalization of vehicle noise and the rapid development of new energy vehicle market, the air conditioning characteristics of vehicle air conditioning system have also changed from simple to complex, from engine energy to battery energy. However, in the process of the development of new energy vehicles, the new problems faced by vehicle air conditioning have also become complex. The consistency, stability control and control of key energy conversion parts and components of the whole vehicle air conditioning system all depend on the optimal location of the sensor. Therefore, this paper mainly explains the optimal location of evaporator temperature sensor and heater temperature sensor in the air conditioning system of new energy vehicles.

Key words: New energy vehicle air conditioning system Air conditioning system evaporator heater sensor Take point

一、简述新能源汽车空调系统的组成及工作原理

1、新能源汽车空调系统制冷部分

主要由鼓风机、膨胀阀、蒸发器、冷凝器、储液器、冷媒进口管、冷媒出口管、电子扇等多个部分组成。其制冷原理是通过制冷剂在整个连接系统内不停地由液态转换为气态、气态转为液态，蒸发器不停地对车厢内的空气进行吸热，冷凝器不停地在车身外部放热，利用制冷剂的不断态变循环来达到制冷效果。液体制冷剂的特点是可以在常温下气化，当遇热变成蒸汽时吸收周围的热量，当遇冷变成液体时释放本身的热量。空调系统就是利用制冷剂这个特点将车厢内的热量带走，并转移到车厢以外的地方来实现对车内温度进行调整。其原理及组成如（图1-1）。

（图1-1）

2. 新能源汽车空调系统制热部分

主 要由鼓风机、PTC加热器、蓄电池供电系统等组成。其制热原理是通过蓄电池给PTC加热器输送高压供电，PTC接收到电能后，将电能量转换成热能以产生热量，然后通过鼓风机送风，冷风经过PTC加热器芯体后转换成热风，不断地进行回流循环，其原理及组成如（图1-2）。

（图1-2）

2. 蒸发器温度传感器布点试验及工作原理讲解

汽车空调从原理上看起来比较简单，但当实际进行空调箱设计时，是一个比较复杂的过程，空调系统在前期开发时就需要对蒸发器芯体表面布置传感器的位置。在整个循环制冷过程中，当出现管路系统及蒸发器表面温度低于0℃，在冷却湿热空气时，制冷循环空气中的水分经过蒸发器芯体，内部冷媒不断吸热，蒸发器表面会形成结霜。当出现结霜现象后，经过芯体的风被堵住，造成整个空调系统风量变小，无法形成有效的降温，车厢内部温度就会持续上升。

为了避免蒸发器芯体结霜，必须在其表面布置温度传感器。当蒸发器芯体表面形成结霜时自动断开压缩机，防止其表面因系统持续运行一直结霜而无法化解；当蒸发器芯体表面化霜后温度升高到一定程度时，再自动开启压缩机。

1. 蒸发器温度传感器布点讲解

1. 布点试验工况:

A、环境模拟试验布置；

B、进气口温度（干球温度/湿球温度）：（27±0.5）℃/（19.5±0.5）℃；

C、膨胀阀进口的制冷剂过冷度：5℃；

D、膨胀阀入口压力：1.5Mpa；

E、蒸发器出口压力：0.2Mpa。

2）蒸发器布点：如图（2-1）

（图2-1）

3）取点条件：

点的读数为（纵1&横1、纵1&横2、纵1&横3.......纵9&横8），在出风面布点，完成布点后，在这些点中选取最优的点位，优先选择点的温度在2℃~4℃之间（最优为次低点）。当要求制冷量较完全满足整车设计要求时，可以考虑选择温度在3℃~6℃之间的点位，即当蒸发器温度≤3℃时，压缩机自动关闭；＞6℃时候，压缩机自动打开。

2. PTC温度传感器布点试验及工作原理讲解

新能源汽车空调系统都是使用PTC提供热量，PTC加热器是利用恒温加热电阻发热特性设计的加热器件。在空调取暖时，PTC通电，其芯体表面瞬速升温；因为整个空调箱壳体都是采用PP材料进行风道送风，当PTC通电后表面温度可以到达300℃，而传统塑料材料如（PP,POM,PA66熔点都维持在160℃以内）。然而在PTC设计前期，就应该对PTC进行温度传感器布点，正确的温度布点，是一个设计整车空调系统安全性的必要依据。温度传感器布置合理，当PTC表面温度达到一定温度值时（国内汽车PTC最高工作温度为126℃），整车控制系统受到一个温度反馈，从而实现自动断电。当温度恢复到正常值时，再次提高PTC电能以实现继续供热。通过PTC温度的控制，能有效防止温度过高形成明火燃烧等问题。

1. PTC温度传感器布点讲解

1）布点试验工况一:

A、环境模拟试验布置；

B、PTC发热管全部接通电源；

C、安装电子扇热器，即鼓风机1档扇热；

D、PTC输入电压330V（部分新能源96V）。

2）干烧工况二：

A、环境模拟试验布置；

B、PTC发热管全部接通电源；

C、裸露芯体，不吹风；

D、PTC输入电压330V（部分新能源96V）。

3）PTC布点：PTC温度布点与蒸发器布点完全不同，PTC因涉及到整车燃烧等安全问题，其温度传感器布点一般布置在扇热差的地方，即PTC芯体周边面，如图（3-1）。

（图3-1）

4）取点条件：

点的读数为（1、2、3、4、5.......16、17、18），在发热芯体周边扇热最差的周围布点（因周边区域不直接参与系统物理散热），完成布点后，在这些点中选取温度最高的点位（即接近最高温度临界点126℃），当布点温度全部＞126℃时，需要对输入电压进行重新标定，然后再重新进行布点选取。

四、总结

随着新能源汽车平台不断提升，对于市场上所有新能源汽车空调系统而言，所出现的空调箱总成基本常见故障大同小异。新能源汽车的安全使用，以及降本、节能是现代设计中必须考虑的问题，然而有效良好的汽车空调系统，都应该在前期做好足够且充分的验证。但是想真正、快速、高效地去进行故障分析及诊断，则必须完全了解整个汽车空调系统中控制模块的工作原理及各个部件中最关键辅控部分的组成，才能更好更快地去进行分析及提供有效的试验数据进行改进。本质性地找出最关键的特性问题，才能为有效的检修及后期维护提供必要的参考。在试验过程中要特别细心，对于每个工况的要求，以及试验的各项标准、安全规范都要了然于心。试验前期的充分准备、试验过程中需要边参考试验指导书及试验大纲边进行拆解检查等一系列的工作，才能有效地提供准确的数据。由此可见，新产品设计及开发前期是离不开试验的。产品的创新改进，很多是由实际试验收集的数据来不断完善、不断改进的。经过对新能源汽车空调温度传感器取点试验的讲解，对空调系统试验初学者来说，会有很大的意义。

五、参考文献

[1]温文涌. 《制冷空调设备产品样板》.机械工业出版社工业部,2003

[2]姜明秀. 《汽车空调过滤器在不同热湿环境下的过滤性能研究》.天津大学,2009

[3]范爱民. 《汽车空调结构原理及维修》.机械工业出版社,2009

[4]夏云华. 《汽车空调应用与维修》.北京大学出版社,2011

[5]吴业平. 《制冷压缩机》.机械工业出版社，2004

[6]胡 亮. 《现用暖通空调节能设计措施探讨》.电子制作，2017

[7]高庆龙. 《基于空间分布的暖通空调负荷计算室外计算温度参数确定方法》,2017