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  唯一的区别是电阻的材料。电炉用的是普通电阻丝，纯电动汽车用的PTC是半导体热敏电阻。PTC热敏电阻工作原理：PTC热敏电阻（正温度系数热敏电阻是一种自恢复保险丝）是一种温度敏感的半导体电阻，一旦超过一定温度，其电阻值随着温度的升高，几乎是逐步的。PTC热敏电阻体的气温变化可以通过流过PTC热敏电阻的电流，或通过外部热输入或两者的叠加来获得。

  PTC加热器PTC加热器因其结构简单、成本低、加热速度快，已被纯电动汽车(尤其是低端车型)广泛采用。PTC加热器工作原理：PTC加热器采用PTCR热陶瓷元件，由多个单片复合材料和高温粘合剂粘合的波纹散热铝带组成。它具有低耐热性和低热交换效率的显著优点。其最大的特点在于其安全性。当风扇堵塞时，PTC加热器将不会完全耗散，电源将急剧下降。当然PTC加热也有明显的缺点：热能利用率低，耗电量大，对纯电动汽车续航里程影响大。一些中高端纯电动汽车为了减少加热系统对续航里程的影响，不得不采用热泵空调系统。2.热泵空调热泵的作用是将低温热源的热能传递给高温热源。其工作原理与空调制冷系统类似，只是传热方向刚好相反。当使用空调时，室内的热量传递到室外，而热泵供暖系统将车外的热量传递到车内。热泵供暖系统一般与空调制冷系统集成在一起，传热路径由阀门控制。纯电动汽车热泵空调系统主要由电动压缩机、内外换热器、四通换向阀、节流机构、散热风扇和储液罐等组成（如下图所示）：

  制热时，低温低压的气态制冷剂进入压缩机，压缩机做功将其压缩成高温高压的制冷剂；随后，高温高压的制冷剂经四通换向阀流进内部换热器，此时，制冷剂向车室内散热，等压冷凝后成为中温高压的液体；经节流机构后压力骤降，制冷剂由液态转化为气液混合物流向外部换热器，从外部环境中吸收热量，蒸发成为低温低压的气体；最后制冷剂流入压缩机进入下一次循环 。而利用四通换向阀改变工质的流向就可完成制热模式向制冷模式的切换。空调制冷：

  纯电动车的制冷方式，大多和家用空调一样，依靠电池提供的电力，来驱动压缩机工作，推动制冷剂在空调系统管路中的运行，来达到制冷目的的。可以简单的一点的来理解，纯电动车的空调系统制冷，就是我们家用空调的制冷系统，只不过是由电动机来驱动压缩机远转。以上则是一些关于电动汽车空调的基本原理，最后归纳一下几个要点：1.电动车制热的两种方式，不论是PTC加热还是热泵空调，都需要电池提供电力，所以耗电在所难免；2.电动车制冷，也是需要电池提供电力，驱动压缩机来工作，所以的确会比较费电；3.而冬季使用电动车感觉更费电，主要是因为低温导致电池活性降低引起的。

  动力电池常用的冷却方式可以分为四种，即自然冷却，风冷，间接冷却(液冷)，直接冷却(相变冷却/制冷剂直冷)。因为每种电池的工作机理不同，他们的高低温性能也会有所不同，冷却需求自然也会跟随改变。

  比如磷酸铁锂电池耐高温性能好，因此一般来说，可以直接采用自然冷却。像比亚迪在秦，唐，宋，E6，腾势等采用磷酸铁锂电池的车型上就都采用了此方案。

  不过三元锂电池的理想工作温度相对狭窄(20℃~40℃)，耐高温性能差，就最好是采用特殊的强制冷却措施。所以我们能看到比亚迪在采用三元锂电池的车型上就切换为了液冷。

  选购电动车的朋友都听说三元锂电池的大名，诸如的比亚迪、特斯拉、蔚来等企业都采用了这种电池。所以接下来我们主要就三元锂电池的冷却方案做下介绍。

  划分下来，三元锂电池强制冷却措施有三种类型：风冷、间接冷却和直接冷却。

  风冷结构简单、安全，维护方便，成本也较低，是目前电池模组采用最多的散热方式。这其中以强制对流冷却方式居多，简单说是利用鼓风机，将空气通过空调制冷系统的蒸发器转变为冷风，同过设定的管道去吹电池，给电池降温。

  不过风冷因为散热量有限，通常是使用在散热需求小的中混车型上。又或者是一些主打性价比、续航里程不太长的纯电动车上。比如第一代起亚SoulEV，这款车在欧洲市场的销量就很好，同样是采用了风冷系统。

  Model3因为采用了性能更强的2170型电池，电池单体数量减少，更有利于温度一致性控制，这也是Model3进化的一个原因。和人一样，我们希望动力电池各处的温差不要相差太大，不然动力电池就会感冒发烧了。我们拿奥迪e-tron来说，要求是整个电池包液冷系统温差控制在5℃以内，电芯间的温差控制在5℃以内，电芯本体的温差控制在10℃以内，这个要求是行业内比较有代表性的高标准。

  风冷模式下，因为空气与电池表面热交换系数低，加之空气在流动过程中会不断被加热，很难保证电池模组内单体电池之间的温度一致。特别是串行通风时，流动的空气会不断地被加热，所以右侧的冷却效果会差一些。

  当然也不是说风冷的均匀性就一定很差了，像设计风道(比如采用并行通风)、提升冷却板的接触导热能力等，也都是可以改善一致性问题的，只不过水冷的效果更直接有效。因为相比于风冷，制冷液的导热率高，可以使电池快速降温，更有利于保持单体电池之间温度的一致性。我们还是拿特斯拉来说，下图(蓝色线条)是ModelS的冷却系统回路。

  虽然这种设计的缺点是蛇形冷板会增加液冷系统的压力损失，并且如上文提到的还存在串联系统的弊端，但因为ModelS的圆柱型电池单体多，采用这种方式才能更好确保电池温度的一致性。这也正好反向证明了，在条件相当的情况下，液冷模式是更好的温控办法。正因此，我们发现第三代起亚SoulEV就更改为了液冷系统。这款车原本计划在2019年登陆其他市场，但日产起亚推迟了这一计划，原因是在欧洲实在太好卖，导致零部件供应商供不上来动力电池配件。

  无独有偶，本田2018款ClarityPHEV车型的电池组也是换装的液冷系统，本田此前的混合动力车以及插电式混合动力车的电池组采用都是风冷系统。

  如果要再苛求下去，能发现制冷液因为黏度大的原因，限制了流动的速度，导致换热效果也不能说最好。

  要说直冷和液冷最大不同点，那就是它使用了相变材料替代冷却液。相变材料在物相发生转变时将吸收或释放大量的潜热，其冷却效率比制液冷高出3~4倍，并且避免了乙二醇溶液在电池箱体内部流动带来的泄漏等一系列问题。

  关于水冷板，有一个“内部腐蚀性试验”，说的就是冷却液在管内流动时会腐蚀、冲刷内壁，导致内壁变薄，当加压时，有泄漏的风险。不过这种系统因为核心部件电池蒸发器的均温设计非常困难，而且控制逻辑要更复杂，现在被采用的还不多见。不过像宝马i3还是克服了困难，借着是小电池包的客观优势(蒸发器比较小，容易控制)，以及控制精度很高的电子膨胀阀，成功实现了直冷模式。2. 锂电池低温加热技术既然是加热，自然需要热源，所以我们可以根据热源来划分加热系统。我们介绍几个比较有特色的加热系统给大家。1）外置电源预热拿捷豹I-PACE来说，我们能够最终靠手机APP预约上车时间，这时候只要是插着充电线，外置电源就会提前给车舱和电池组加热，就这一项的设计就可以为I-PACE增加了几十公里的续航能力。就特点来说，这种方式属于交流激励加热，它的优点是不需要设计传热结构，而是利用一定频率范围的小幅值交流电直接作用于电芯正负极，通过采用短周期少量充放电的形式，激励电池内部电化学物质自身发热。

  策略是好，不过局限性比较高，在行驶中就比较尴尬了。因此捷豹I-PACE还采用了热泵加热技术，这项技术后文会有介绍2）威马柴油加热系统威马汽车采用的柴油加热系统在业内来说比较特别，因为它是用柴油燃烧产生的热量来为动力电池预热，这套系统在温度低于0℃时会自动启动。拿威马EX5来说，它设计了一个6L的储油罐。按柴油加热系统0.1-0.2L/h的耗油量来说。如果我们按每天运行3h来算，每次可以使用10~20天。不过开着电动汽车一个月跑一两次加油站，多少还是有点尴尬。

  威马EX5这套柴油系统不是独立的，也有电加热系统的支持。现在看来，这种综合模式是为了提升纯电续航里程。不过浪费跑加油站的功夫到底划算吗？3）电加热系统像2012年款的日产电动车LEAF就都使用了一款6kW的电加热模块用于制热。它的原理并不复杂，利用电池包供电，先是通过电阻丝加热水，水再加热电池包。

  电阻加热可细分为可变式电阻加热和恒定电阻加热，前者包括PTC加热板和碳膜加热板；后者包含硅胶加热板、PI加热膜、环氧板加热膜不过从以上两项技术知道，加热系统要尽可能避免和电池包抢电，所以电加热的局限性也就出现了。为此，电池管理系统对加热系统会制定严格的管理控制策略。比如我们先要启动温度调节模式，并且电池管理器通过温度传感器检测到异常低温并得到授权后，才能启动加热，且一旦温度达到运行温度，加热系统就会关闭。4）热泵加热系统热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。热泵加热是在电动压缩机制冷回路的基础上，增加电磁阀控制制冷剂流向，通过蒸发冷凝器从周围环境中吸收热量，通过内部冷凝器向驾驶室释放热量。

  不过热泵加热系统并不是直接对电池进行加热，速度相对来说要慢一些。这套系统的优势还是在于能兼顾多环境使用需求。换言之，既能制冷也能制热，大众e-Golf高尔夫纯电动版在美国市场加装的热泵空调系统就是这个特点。5）液体加热系统比起热泵加热系统这种空气加热，液体加热具有更好的导热率与更高的热转化效率，因此纯电续航里程比较紧张的混动车更常配置。我们拿在新款雪佛兰Bolt EV来说，它采用的是环绕电池组热交换液，由360V的加热器加热。

  不过这套系统的缺点是更复杂，体积占比也比较大，导致成本较高今年年初的时候，博格华纳推出了一款高压液体加热器，它有单板和双板两种版本：单板加热器仅负责电池热管理或座舱加热功能之一，双板加热器可同时管理。据称它有着高热功率密度、低蓄热和体积小的优点，不过现在还没有消息通知哪款车有搭载。

  除以上五种之外，还有些是比较特殊的，我们接着来看。6）废热加热系统就一般理解上，相对于传统燃油车可利用发动机废热加热，电动汽车的电动传动系统无法实现该功能。不过也不是100%无法实现了，我们知道一旦车辆启动，电机会产生热量。如果加以利用，可为加热电池。比如特斯拉开发的发热加热系统，机舱液体乙二醇加热循环装置会连接到驱动电动机和电力电子乙二醇冷却循环阀上，以此获得热量，这些废热会用来加热电池。

  这种方法的优势不用多说，但是就好比动能回收系统一样，缺点是时间慢、获得的能量也不会很多，但可以称得上是很好的辅助加热系统了。7）相变材料加热转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。如果不好理解，我们看看水就知道了，最常见的相变材料就是水，它在0度的时候会吸收大量的热，从「冰」的状态熔化成「水」的状态。当电池温度降到相变材料的相变温度点之后，相变材料储存的热量会被释放出来，保持环境温度恒定，也就是向电池组传递热量。

  出于成本的原因，现在使用到相变材料的车型还比较少。不过相变材料的主要优势在于其可以用在温度变化较迅速的环境中，且能降低热失控的风险，这些特点为相变材料的未来发展提供了很大的保证。3. 外部加热和内部加热技术之争关于以上这些技术，我们又可以根据所处的位置做一个粗略划分，也就是外部加热和内部加热。外部加热方式有空气加热、燃料加热、液体加热、热阻加热器、热泵加热或相变材料加热等。这些加热方式一般位于电池包中，或者设置在热循环介质的容器中。内部加热法则是通过交流电流激励电池内部电化学物质，使电池本身产生热量。

  可以看到现在使用外部加热的方式更多，不过相比外部加热方法，内部加热避免了长路径的热传导和靠近加热装置的地方局部热点的形成。因此内部加热可以以更高的效率，更均匀地加热电池。至于为什么内部加热的模式发展相对慢一些，原因还是与技术更加复杂，需要兼顾的内容更多有关。目前对内部交流预热方案研究大多集中在加热速度与效率上，但加热策略对预防锂沉积等副反应的影响还是各个难题。比如实现预热过程中预防锂沉积的产生，需要BMS 能实时监测并控制锂沉积产生的条件，难度其实不小。这也是为什么有些人认为通过这个方式会伤电池的原因之一。

  图1 一种典型的电动机热管理系统通过图1，我们可以看出，电机回路的散热方式主要是靠水泵的水冷跟风扇的风冷。其中，DCDC的工作功率较低，常见为1.8kW的机型，发热量小；OBC在7kW功率的慢充桩充电时，发热量会大一些。而最大的热量来源，主要还是在行驶工况中，电机的发热。在热管理散热回路设计过程中，会重点关注电机的散热情况。

  图2 电机损耗的表现说明如图2，电机在运行过程中，需要克服机械损耗、涡流损耗、温升损耗等，产生一定的热量。这些热量，一部分通过外界的空气被带走，另一部分，是通过车上回路的冷却液通过热交换，带走热量。而电机的这套冷却散热系统，采用了水冷+风冷的散热模式，借助电子水泵进行水流调节，平衡温度差，又通过散热器跟电子风扇，将冷却液温度散热到空气中。借助电子风扇跟水泵的控制逻辑，对该电机冷却系统进行热管理，能够有效的对电机回路进行冷却，保证高压器件在一个舒适的温度下工作。在一些高配置车辆上，还会引进主动进气格栅（AGS），辅助散热，提高散热效率，还有助于能耗节约。对于电机回路的散热，电机本身作为一个热源，在行车过程，如果驾驶工况较为恶劣，自身的发热量是相当巨大的。电机跟电机控制器对温度的要求非常苛刻，一般对电机回路的入水口温度与出水口温度，电机控制器是有相关要求的，入水口一般不期望超过65℃。因此，在对电机回路的热管理控制分析，主要也是要分析冷却源的能力。电机回路的冷却设计，主要靠水泵工作，进行对流冷却，通过冷却介质的流体运动，产生热交换，将高温一侧的热量换热到低温一侧，而这个过程，冷却液流量越大，换热效果越好。如果电机持续发热，经过换热后的水会产生一定的温升，水温如果过高时，需要启动电子风扇对水温进行降温，保证电机回路经过热平衡后，电机自身的温升不会出现过高或过快。在不同的工况下，让电机能达到一个动态的热平衡状态，控制电机的温升在一个合理的目标温度范围内，保证电机及控制器不会过温，避免整车出现限功率的现象。冷却液温度的温降，是通过风冷来实现。电机的入水口与出水口的温差，通过电子风扇的风冷，借助散热器进行换热，最终热量散发到环境中去。根据换热功率计算：C冷却液 *ΔT1=λ*S*T2其中，C是冷却液的比热容，ΔT1为入水口与出水口的温差，λ为换热系数，S为换热面积，T2为入水口与环境温度的温差。我们可知道，换热系数λ，与散热器的换热效率，风扇的开度，冷却液的流量，车速等因素有关。一般在车辆的开发过程中，散热器的选型确定后，其换热能力就固定下来了，那关于系统的散热能力及性能表现，就集中在风扇跟水泵的控制。这是一个系统匹配的问题，不同电子风扇的风速，不同的冷却液流量，以及车速的叠加，交互影响，会影响着整体的散热效果，控制逻辑的关注点在于电机回路达到热平衡后，电机不出现过温，同时，也能兼容考虑到整车系统的能耗，降低系统的能耗，提升电机的工作效率，继而提升整车的续航里程。如图3，水泵跟风扇的占空比大小根据部件或是水温等因素来决定开度。

  图3 电子水泵/风扇的占空比控制举个例子，一般在高速下行驶时，电机回路冷却液温度过高或是开空调时，风扇的转速有可能会大幅度降低，甚至不开启，因为在高速行驶中，从格栅进入冷凝器的进气量，远大于风扇的工作时的风量，此时可以不需要风扇启动，贡献风量。这也就是满足整车的散热需求后，从能耗方面进行了考虑而设定的逻辑。以上是对汽车的热管理中的电机回路冷却控制进行一些基础的讨论，当然，如果进一步拓宽，会涉及到冷却液流量的比例控制等因素，在能耗方面实现更节能，这种精细化控制后续在进一步讨论。整体上来看，纯电动汽车的热管理变得复杂很多，一直是行业研究的重点。

  顾客只是车辆的使用者，对故障现象的描述和说明并不准确，需要专业的维修人员自己再次确认。因此，维修人员需要尽可能多地向客户了解情况，弄清车辆空调发生故障时的外部环境条件和车辆的使用条件，如外部环境温度、车辆行驶里程、使用年限、保养时间、使用环境路况、车辆所处工况等。通过模拟故障发生时的情景，确认故障现象。

  检查易于接触或能够看到的空调系统部件、线路，以查明其是否有明显损坏或存在可能导致故障的情况；

  检查易于看到或能够看到的空调系统管路，以查明是否有空调系统泄漏现象。通过直观检查后，如果没有发现故障点，即进入下一步，使用故障诊断仪读取故障码。

  自动空调采用ECU控制，因此不同于手动空调，当空调发生故障时，ECU会存储故障代码同时在仪表或者空调控制面板上反映出来。通过诊断接口，空调控制模块可以发送相应的诊断信息给专用诊断仪，专用诊断仪可以从空调控制模块中读取空调控制模块厂家编号和软件版本号等信息，连接诊断仪，读取故障代码，依据故障代码操作排除故障。

  利用故障诊断仪读取数据流的功能，读取空调ECU数据，此时需要车辆上电，开启空调。查看诊断仪读取的实测数据是否在标准值之间，2018款吉利EV450自动空调数据流标准值如表1所示。

  表1 吉利EV450自动空调数据流标准值通过读取数据流，可以判断传感器、按键等功能是否正常，也可判断执行器如鼓风机、风门电机、内外循环控制电机等能否正常工作。

  低压电路电源故障，主要为连接低压蓄电池的常电和经过点火开关控制的IG电。检查A/C空调控制器保险丝和供电线束，检测时应操作启动开关使电源模式至ON状态，确认功能是否正常，电压标准值：11 V~14 V。依据故障诊断先易后难、先简后繁的原则，在排除低压线路故障后再考虑高压电源故障，主要是电动压缩机、PTC加热器[7]。

  高压电路电源故障排除。高压操作前，维修人员必须穿戴好劳保用品，戴好绝缘手套，穿好高压绝缘鞋。在戴绝缘手套前，必须检查绝缘手套是否有破损的地方，确保手套无绝缘失效[8]。检查压缩机高压电源电压的步骤如下。

  F.打开空调，同时用万用表测量压缩机高压线束连接器端子之间的电压值。电压标准值：274.4 V~411.6 V。

  G.确认测量值是否符合标准。若符合，说明电源电压正常，若不符合，则说明供电异常，检查分线盒保险丝是否熔断。

  E.确认测量值是否符合标准。若不符合，检修保险丝线路，更换额定容量保险丝。若分线盒保险丝没有熔断，则需要检修线束。

  E.用万用表测量分线盒与压缩机高压线号端子之间的电阻。标准电阻：小于1 Ω。

  F.用万用表测量分线盒与压缩机高压线号端子之间的电阻。标准电阻：小于1 Ω。

  在排除电源故障、通信故障后，基本可以推断故障大概率是由空调组成部件导致的，主要包含信号处理部件（控制器）、信号输入采集部件（按键、传感器）、信号输出执行部件（压缩机、鼓风机）。利用万用表，检测各部件的电阻值，对比标准电阻值，确认部件是否损坏。通过诊断仪读取数据流的步骤也可以辅助人们判断具体的故障部件。在确定故障部件后，拆装与更换新部件，试车确认功能恢复正常。

  通过以上故障排除思路和步骤，构建新能源汽车自动空调故障诊断与排除思路，如图7所示。

  新能源汽车自动空调故障检修，需要加强诊断仪、示波器等专业仪器设备的使用，通过对故障码读取、数据流分析，有助于快速定位故障点并分析故障原因，排除故障。同时，因为纯电动汽车的空调压缩机、加热器都是高压电，维修时要特别注意安全防护，保证生产安全。本文构建的新能源汽车自动空调维修思路，为大多数纯电动汽车自动空调维修提供参考，但不同品牌车型之间的数据流和维修参数不一样，具体还需要查看车型维修手册。