热电制冷技术是在20世纪50年代发展起来的，其理论基础是珀耳帖、塞贝克物理效应。我国在20世纪60年代开始对热电技术进行研究。热泵是利用一部分高质能介质从低位热源中吸取一部分热量，并把这两部分能量一起输送到需要较高温度的环境或介质的设备。正温度系数（PTC）电加热器使用具有正温度系数的热敏材料作为加热元件，其电阻和发热功率可以根据自身的温度变化自发调节，从而达到控制受控对象温度变化的目的。

为节省有限的车载电能量，电动汽车空调系统的设计要求是效率高、结构紧凑、质量轻、成本低、噪声低以及能在各种气候条件下工作（同时具备制冷和加热装置）。图4-10为电动汽车空调系统示意，它由压缩机、内部热交换器（蒸发器）、膨胀阀、外部热交换器（冷凝器）、内部风扇、外部风扇和控制单元组成。

图4-10　电动汽车空调系统示意

1.空调制冷系统

半导体制冷又称为热电制冷，是固态制冷技术，它不用制冷剂，没有运行件。其热电堆起着压缩式制冷压缩机的作用，冷端及其热交换器则相当于压缩式制冷蒸发器，而热端及其热交换器相当于冷凝器。通电时自由电子和空穴在外电场的作用下，离开热电堆的冷端向热端移动，相当于制冷剂在压缩机中的压缩过程。在电热堆的冷端，通过热交换器的吸热，同时产生电子-空穴对，相当于制冷剂在蒸发器内的吸热和蒸发。在电热堆的热端，发生电子-空穴对的复合，同时通过热交换器散热，相当于制冷剂在冷凝器中的发热和凝结。

热电制冷具有以下特点：热电元件工作需要直流电源；改变电流方向即可产生制冷、制热的逆效果；热电制冷片热惯性非常小，制冷时间很短，在热端散热良好、冷端空载的情况下，通电不到1 min，制冷片就能达到最大温差；调节组件工作电流的大小即可调节制冷速度和温度，温度控制精度可达0.001℃，并且容易实现能量的连续调节；在正确设计和应用条件下，其制冷效率可达90%以上，而制热效率远大于1；体积小、质量轻、结构紧凑，有利于减小电动汽车的整车质量；可靠性高、寿命长并且维护方便；没有转动部件，因此无振动、无摩擦、无噪声且耐冲击。

2.暖风系统

燃油汽车空调系统的暖风热源主要由发动机冷却液提供，而电动汽车的暖风系统与之不同。电动汽车空调系统暖风常见的方案如下。

（1）热泵。由传动带驱动的直流无刷电动机的电动汽车热泵式空调系统工作原理如图4-11所示。空调系统的制冷/制热模式由四通换向阀转换，实线箭头表示制冷工况，虚线箭头表示制热工况。从原理上讲，该系统与普通的热泵空调并无区别，但是用于电动汽车上，专门开发了双工作腔滑片压缩机、直流无刷电动机和逆变器控制系统。在热泵工况下，系统从融霜模式转为制热模式时，风道内换热器上的冷凝水将迅速蒸发，在风窗玻璃上结霜，影响驾驶的安全性。

（2）PTC电加热器。PTC电加热器是采用PTC热敏电阻元件为发热源的一种加热器。PTC热敏电阻通常是用半导体材料制成的，它的电阻随湿度变化而急剧变化，当外界温度降低，PTC电阻值随之减小，发热量反而会相应增加。按材质可以分为陶瓷PTC热敏电阻和有机高分子PTC热敏电阻。用于空调辅助电加热器的是陶瓷PTC热敏电阻。PTC热敏电阻元件因具有随环境温度高低的变化，其电阻值随之增加或减小的变化特性，所以PTC加热器具有节能、恒温、安全和使用寿命长等特点。

图4-11　电动汽车热泵式空调系统工作原理

空调辅助电加热器可以分为粘接式陶瓷PTC加热器和金属PTC管状加热器。粘接式陶瓷PTC加热器是将多个陶瓷PTC芯片及铝波纹散热片用耐高温树脂胶粘接在一起的加热器，其散热性好，电气性能稳定，其又分为加热器表面带电型和加热器表面不带电型。

金属PTC管状加热器采用进口镍铁合金丝为发热材料，发热管外镶铝散热片，其散热效果非常好。加热器配用温度控制器和热熔断器，使产品使用更安全可靠。这种加热器具有PTC材料的良好特性，一些空调均采用此类加热器作为辅助加热。

（3）余热+辅助PTC。利用大功率器件（功率变换、驱动电机、电机控制器等）工作时产生的热量，对车内环境进行热交换。当热量不足时，启用辅助PTC加热器。

3.制冷剂的检查方法

1）观察法

观察法是通过观察玻璃窥视窗内制冷剂的气泡情况来判断制冷剂储量。玻璃窥视窗多装在接收干燥器盖的上面，找到玻璃窥视孔后，将它擦干净，然后起动汽车，将其转速保持在2 000 r/min左右，并使空调系统工作，然后透过玻璃窥视窗观察制冷剂的流动情况。制冷剂状况与储量的关系如表4-2所示。

表4-2　制冷剂状况与储量的关系

2）测温法

测温法是通过对储液干燥器出入口的温度进行检查，从而判断制冷剂的储量是否合适。储液干燥器通常装在冷凝器的前方，外形像灭火器（圆筒状），并且有两根管道与它相连接，一根管路通向膨胀阀，另一根管路通向冷凝器，如图4-12中画圈处。操作时，先运转发动机，使其转速保持在200 r/min左右，再让空调系统进入工作状态，用两手分别握住上述2根管子，感觉它们的温度差别。温度差别与制冷剂储量的关系如表4-3所示。

图4-12　测温法示意

表4-3　2根管子的温度差别与制冷剂储量的关系

4.空调管路检漏

常用的汽车空调制冷系统检漏方法有目测检漏法、皂泡检漏法、电子检漏仪检漏法、抽真空检漏法和加压检漏法等。

1）目测检漏

目测检漏法是指用肉眼查看制冷系统（特别是制冷系统的管插头）部位是否有润滑油渗漏痕迹的一种检漏方法。由于制冷剂通常与润滑油（冷冻机油）互溶，在泄漏处必然会带出润滑油，因此，制冷系统管道有油迹的部位就是泄漏处。

2）皂泡检漏（肥皂水检漏）

皂泡检漏是指在检漏时，对施加了压力的制冷系统，用毛刷或棉纱蘸肥皂水涂抹在被检查部位，察看被检查部位是否有气泡产生的种检漏方法。若被检查的部位有气泡产生，则说明这个部位是泄漏处（点）。皂泡检漏法简便易行，而且很有效，但操作比较麻烦，采用此法检漏时，要求一定要细致、认真。

3）电子检漏仪检漏

检查时，应当遵照电子检漏仪（见图4-13）制造厂家的有关规定，一般按下列步骤进行：

（1）转动检测仪的控制器或敏感性旋钮至断开（0FF）或“0”位置。

（2）电子检测仪接入规定电压的电源，接通开关。如果不是蓄电池供电，应有5 min的升温期。

（3）放置探头于参考漏点，调整旋钮至有反应（高频率地响）；移动探头，若停止反应，则是调整合适，若继续反应，则是敏感性调整得过高。

（4）移动探头，依次检查各插头、密封件、控制装置。

（5）断开和系统连接的真空软管，检查真空软管插头处有无制冷剂蒸气。

（6）如泄漏，检测仪会高频率地响。

（7）探头和制冷剂的接触不应过久，也不要把制冷剂气流严重泄漏的地方对准探头，否则会损坏敏感元件。

4）抽真空检漏（负压检漏）

抽真空（见图4-14）检漏属于气密性试验法，只能说明泄漏，不能确定部位。对制冷系统抽真空（至少30 min），保持至少60 min，观察真空压力表指针是否移动。

操作步骤：

（1）歧管压力表：高、低压软管分别接在高、低压侧气门阀，中间软管与真空泵相连。

（2）打开高、低压手动阀，起动真空泵，观察低压表指针，应有真空显示。

（3）连续抽5 min后，低压表应达到0.03 MPa（真空度），高压表略低于0。若不低于0，表明系统内堵塞，应修复后再抽真空。

（4）真空泵工作15 min后，低压表指针应在0.01～0.02 MPa。若达不到此数值，应关闭高、低压手动阀，观察低压表的指针。若指针上升，说明真空有损失，系统泄漏，应修复后再抽真空。

（5）系统压力接近于真空时，关闭高、低压手动阀，保压5～10 min。如低压表指针不动，则打开高、低压手动阀开启真空泵，继续抽真空。

图4-13　电子检测仪

图4-14　抽真空

（6）抽真空结束时，先关闭高、低压手动阀，再关闭真空阀，这是为了防止空气进入制冷系统。

5）加压检漏（正压检漏）

加压检漏法是将1.5～2 MPa（混有少量制冷剂）氮气、二氧化碳等介质加入制冷系统中，用肥皂水进行检漏的一种方法。这种方法常用于空调系统中制冷剂全部漏光时的检漏。

注意：在高压条件下操作时，尽量不要用空气压缩机加压或制冷系统本身的压缩机加压，因为这样会使制冷系统带入一部分水分。

5.加注制冷剂的方法

1）高压侧充注法

这种方法即通过压力表的高压侧充注液态制冷剂。

操作步骤：

（1）连接充注管路，如图4-15所示。组合压力表高、低压侧接头分别与压缩机的高、低压检修阀连接，维修中央接头与制冷剂罐连接。(www.daowen.com)

（2）打开制冷剂罐阀手柄。

（3）稍松中间软管接头螺母，直至听到“咝咝”的泄漏声，驱除软管内的空气，拧紧接头螺母。

（4）打开组合压力表高压阀，将制冷剂罐倒立，使制冷剂流入管路（可听到液体流动声），直至达到规定数量。制冷剂R134a：高压表压力1.55～1.85 MPa；制冷剂R12：高压表压力约降低0.2 MPa。

（5）关闭制冷剂罐阀手柄及压力表高压阀，拆下组合压力表和制冷剂罐，完成制冷剂的充注工作。

图4-15　制冷剂高压侧充注法管路连接

2）低压侧充注法

这种方法即通过压力表的低压侧补充气态制冷剂。

操作步骤：

（1）连接充注管路，同“高压侧充注法”。

（2）制冷剂罐直立，打开制冷剂罐阀手柄。

（3）稍松中间软管接头螺母，直至听到“咝咝”的泄漏声，驱除软管内的空气，拧紧接头螺母。

（4）打开组合压力表低压阀，气态制冷剂开始充入。起动空调系统：温控开关置于最冷位置（COOL）、风扇开关置于高速位置。使制冷剂充注至规定数量。充注过程中，低压表压力≤0.55 MPa。

（5）关闭制冷剂罐阀手柄，观察组合压力表的压力。制冷剂R134a：高压表1.55～1.85 MPa，低压表0.16～0.22 MPa；制冷剂R12：高压表1.35～1.65 MPa，低压表0.14～0.20 MPa。

（6）熄火，关闭高、低压阀，拆下组合压力表和制冷剂罐，完成充注工作。

6.拆装

1）安全信息与工具

（1）拆卸空调系统前要进行防护准备工作，如戴防护手套、眼镜等，避免造成身体暴露部位不必要的伤害，接触制冷剂会使人受伤。

（2）制冷系统永远处于加压状态，即便压缩机没有工作也是如此，切勿让已加注制冷剂的系统受热。

（3）制冷剂没有排出制冷管道之前，不得对制冷系统的零部件及管道进行焊接，以免制冷剂遇热分解出对人体有害物质。

（4）制冷管路打开时，须始终佩带护目镜，即便压力计显示系统中已经没有制冷剂了，也须佩戴护目镜。

（5）取下接头时务必小心谨慎，慢慢地拧松接头。如果此系统仍然有压力，请抽空系统，回收制冷剂，然后可拆下接头。

（6）在拆卸制冷系统时应注意尽量不要拆除制冷系统的密封件，以免装配时使空气或异物进入管道，影响制冷系统的制冷效果。

（7）通过点燃的香烟或其他抽烟方法吸入空调制冷气体，或吸入燃烧空调制冷气体形成烟雾，都会导致人身伤害或死亡。

（8）维修空调时，或在任何可能存在制冷气体的情况下都不要抽烟。

（9）请先将车辆移至平坦的地方，然后再对空调和加热系统进行检查，确保旋转挡位处于空挡，确保停车制动器接合。让所有其他人员远离车辆。

（10）金属或挠性软管构成的所有制冷剂管路中不得存在急弯。另外，不要采用扭结的制冷剂管路。急弯会导致制冷剂流动受阻。通过管路内阻力位置处的冷点或结霜可以确定制冷剂管路内的阻力。管路中的阻力会降低系统的性能和效率。

（11）柔性软管的弯曲半径不得小于软管外径的10倍。

（12）需要每年检查软管有无泄漏和硬化。对所有软管和管路执行泄漏试验。更换出现泄漏或硬化的软管。采用密封无污染的新软管更换旧软管。

（13）连接中务必正确地使用扳手。所用扳手的类型也非常重要，只能采用管接头专用扳手。在系统上连接或断开软管时，务必利用一把扳手卡住接头的同时利用另一把扳手拧动螺母。在系统上连接或断开金属管路时，务必利用一把扳手卡住接头的同时利用另一把扳手拧动螺母。

（14）在断开或拆开的所有部件和软管上安装保护塞或保护盖。

（15）O形密封圈和O形密封座必须处于良好状态。细小的割伤、划痕或污垢颗粒也会导致系统泄漏。安装时，在所有新的O形密封圈上涂覆新的矿物油。请勿在接头上涂抹任何密封胶。

（16）压缩机体接头上的防尘罩是空调系统的主密封。

（17）车辆应当具有用来规定车辆制冷剂加注量的标识牌。

（18）如果排气中有水，则检查止回阀。如果空调系统漏水，请检查止回阀。止回阀应当真有正确的位置和方位。

工具清单如表4-4所示。

表4-4　工具清单

2）空调压缩机的拆装

（1）确保断开点火开关，断开蓄电池负极。

（2）用手指按下锁片将插头拔出一部分，用一字螺丝刀压下锁片，将插头完全拔出，将高压插头从压缩机控制器上拔出。

（3）将插头往右拔出，然后用力将压缩机控制器的低压插头拔出。

（4）用真空泵及空调歧管压力计抽空系统中的制冷剂，用10 mm的套筒及棘轮松开压缩机上的进口空调管的连接螺栓，请注意保护好管接头并用合适的堵头安装在所有管路。关于歧管压力计和真空泵的使用，请参考相关资料。

（5）用10 mm的套筒及棘轮松开压缩机的出口空调管上的连接螺栓。并用相关堵头保护好接口。

（6）用10 mm的套筒及棘轮将3颗固定螺栓松开，然后将压缩机从其支架上移开。

（7）用10 mm的套筒及棘轮将4颗固定螺栓松开，然后将压缩机支架从车上移开。

（8）安装以相反顺序进行。如无特别说明，螺栓的力矩为9～12 N·m。

3）冷凝器的拆装

（1）用10 mm的扳手将冷凝器左上方的空调管拆下，并用堵头保护好管接头。

（2）用10 mm的扳手将冷凝器左下方的空调管拆下，并用堵头保护好管接头。

（3）用10 mm的套筒及棘轮将冷凝器右边的固定螺栓松开。

（4）用10 mm的套筒及棘轮将冷凝器左边的固定螺栓松开。

（5）将冷凝器慢慢从散热器上取下。

（6）安装以相反顺序进行，除特别说明外，螺栓的力矩为（9±2）N·m。

4）PTC的拆装

（1）关闭点火开关。

（2）断开低压蓄电池负极电缆。

（3）旋出子母扣，拆开驾驶位右端的侧板。

（4）拔掉PTC高压接插件：用手指按住锁片，然后用手握住插头两端，用力将插头拔开，直至分离。

（5）用十字螺丝刀松开PTC护板上的3颗螺钉，将PTC护板取下，拿掉护板。再用十字螺丝刀将PTC固定板上的螺钉松开，并取下PTC固定板。螺钉力矩为（1.5±0.5）N·m。

（6）将副驾驶左侧的侧板上的螺钉用十字螺丝刀松开，然后撬下侧板，拔掉PTC低压接插件，然后用10 mm的套筒将接地线松开。

（7）抽出PTC本体。

（8）安装以相反步骤进行。