新能源汽车空调压缩机：核心结构、工作原理与优势

电动压缩机是由逆变器、电机和压缩机构成。逆变器使通过高压电池的直流电转换成交流电（三相），输送到电机，驱动电机运转。压缩机为涡旋型，与电机直接连接，电机直接控制压缩机运转而逆变器和电机在运转时会产生高温，因此压缩机采用了通过吸入的冷媒进行冷却降温的构造。

电动压缩机系统由多个精密部件构成，其中电机作为动力源，驱动压缩机内部的转子旋转，进而压缩制冷剂。高压插头与互锁装置则确保了高压电源（通常为350V直流电）的安全可靠连接，这是电动压缩机正常工作的基础。同时，系统还配备了低压插头，为控制模块提供12V的稳定电源，以及0V接地，确保电路的稳定性和安全性。

新能源汽车电动压缩机普遍采用电动涡旋压缩机，主要由壳体、电控单元、电机定子与转子、动涡盘、静涡盘等零部件组成（如下图）。其中，动静涡盘旋转组成数对月型腔体，分别形成了涡旋压缩机的吸气腔、压缩腔和排气腔，并且对于具有三对月牙型腔体的电动涡旋压缩机在每一周有一对吸气口、一对吸气腔、一对压缩腔、一个排气口和一个排气腔。

电动汽车空调压缩机内部结构图

优点

1）高效节能、可靠性高。吸气、压缩、排气连续单向进行，没有柱塞压缩时的气体泄漏，轴密封采用摩擦小的柔性机构。

2）结构简单、体积小、质量轻。体积是柱塞压缩机的40%，质量是柱塞压缩机的85%。

3）容积效率高。因为没有吸气阀，气体在多腔室连续压缩，所以容积效率高，特别适用于变频调速电动机。

4）起动转矩小、噪声低、振动小。一对涡旋盘中几个月牙空间可以同时进行压缩，即多腔室连续压缩，数个不同相位的工作循环同时进行，前一个波峰恰与后一个波谷叠合，故驱动转矩变化很小，压缩机运转平稳。由于排气连续进行，排气阀片的机械撞击和气流脉动几乎不存在，噪声比其他类型压缩机低3~5dB。运动部件做半径很小的圆周运动，惯性力小，振动非常小。

在电动压缩机的控制方面，控制模块集成了CAN总线接口，这一设计使得电动压缩机能够与车辆的其他电子系统进行实时通信，接收控制指令，并反馈运行状态。CAN-H和CAN-L线分别作为CAN总线的高位和低位线，传输着控制信号和数据，确保了各系统之间的协调一致。

此外，电动压缩机系统还配备了5V/PWM互锁装置，这一设计进一步增强了系统的安全性。PWM（脉宽调制）信号用于调节压缩机的速度和功率，以适应不同的工况需求。而5V信号则提供了稳定的电压参考，确保互锁装置能够准确判断高压连接的状态，防止在连接不正确时意外启动压缩机，从而避免了潜在的安全隐患。

电动压缩机的工作原理相对复杂但高效。当电机驱动压缩机内部转子旋转时，制冷剂在压缩腔内被压缩，从低压状态转变为高压气体。随后，高压气体经过冷凝器散热，变为高压液体。再通过膨胀阀降压，进入蒸发器，吸收车内热量，实现制冷效果。整个过程中，传感器与控制系统实时监测制冷剂的压力与温度，根据监测结果调节电机转速及压缩机运行状态，确保空调系统高效稳定运行。

电动空调压缩机示意图

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• 电动压缩机组成

• 电动压缩机结构

新能源汽车空调压缩机主要由三大部分组成：

1.驱动部分

类型：通常为永磁同步电机。

特点：效率高、噪音低、寿命长、控制精确。它直接接收来自电池的高压直流电，并将其转化为机械能。

2.压缩机构

类型：涡旋式是目前最主流的类型。由一对动静涡盘啮合形成一系列密闭的气 室，通过动盘的旋转运动，使气室容积不断变化，从而吸入、压缩和排出制冷剂。

特点：运行平稳、噪音振动小、效率高，但因其是铝制件，高温容易变形损坏。

3.控制单元（大脑部分）

集成式变频器：这是电动压缩机的“大脑”，通常直接集成在压缩机壳体上。

功能：接收来自车辆空调控制面板（A/C开关、温度设定、风量等）的指令，并将动力电池的高压直流电逆变成三相交流电，精确地控制驱动电机的转速和扭矩，从而实现对制冷剂排量的无级调节。

电动压缩机工作原理

其制冷循环与传统汽车相同，区别仅在于驱动压缩机的动力源。工作流程如下：

1.发送指令：用户在车内设定目标温度，开启A/C开关。

2.高压接通：车辆VCU（整车控制器）和BMS（电池管理系统）确认允许后，高压电池 包为空调压缩机控制器提供高压电。

3.变频驱动：压缩机内置的变频器根据系统所需的冷量（由车内/外温度、设定温度等参数计算得出），决定驱动电机的目标转速。

4.压缩制冷剂：电机以精确的转速旋转，带动压缩机构工作。

吸气：将蒸发器出来的低温低压气态制冷剂吸入压缩腔。

压缩：在压缩腔内缩小其体积，使其变成高温高压气态制冷剂。

5.冷凝放热：高温高压的制冷剂进入冷凝器，通过风扇吹风散热，冷凝成中温高压液态制冷剂。

6.节流膨胀：液态制冷剂经过膨胀阀（或节流管），体积急剧膨胀，变成低温低压雾状 液态制冷剂。

7.蒸发吸热：雾状制冷剂进入蒸发器（位于车内），吸收流经蒸发器翅片的环境空气的 大量热量，使车内温度降低。制冷剂本身则蒸发为低温低压气态制冷剂。

8.循环往复：气态制冷剂再次被吸入压缩机，开始下一个循环。