第三代丰田普锐斯空调系统解析
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混合动力汽车的通风、采暖及制冷（统称空调系统）的功能要求与传统汽车基本相同，但因两者的驱动力来源存在差异，所以其结构和实现方式不同。通过提高空调系统的转化效率来减轻汽车动力负担，是混合动力汽车空调系统设计的重要突破。本文以第三代丰田普瑞斯电动空调系统为例，全面解析混合动力汽车空调系统的构造与特征，以及提高能效利用的技术。
一、系统特征
1 高性能
第三代丰田普锐斯空调系统采用神经网络控制，使乘客可以精确地控制空调，以获得最佳的舒适度。微尘花粉过滤模式控制，可去除驾驶员和前排乘客身体上部周围区域的花粉，保证驾驶室内空气的质量。鼓风机手动模式有7个等级，自动模式有31个等级，便于对出风量进行精确控制。组合仪表集成了显示方向盘装饰盖开关操作的触摸追踪显示器，有助于缩短驾驶员的视线移动距离，使驾驶员专注于路面。太阳能通风系统通过使用后玻璃嵌板产生的动力，操作鼓风机分总成，将停车时车厢中的高温气体排放到车外。制冷循环中采用压缩/喷射器循环系统，从而提高制冷效果、降低能量消耗。正温度系数（PTC）加热器系统利用电加热，可快速加热通过暖风散热器分总成的空气，从而提高加热器性能。
2 轻量化
系统采用带内置集成电路的总线连接器，减少了线束使用量，降低整车质量。
3 结构紧凑
系统采用电动变频器压缩机、喷射循环（ECS）型蒸发器分总成、直流铝制（SFA）—II型暖风散热装置分总成、带储液器的多流式（MF）—IV冷凝器总成等模块化设计，不但确保了较高的制冷或加热性能，还实现了结构更加紧凑。
二、系统组成及主要零部件功能
1 机舱部分
如图1所示，机舱部分主要零部件的功能为：电动逆变器压缩机，功能为执行制冷剂气体的吸入、压缩和排放，为制冷剂循环提供动力；带储液器的冷凝器的总成，功能为提供高效率的热交换；环境温度传感器，功能为检测环境温度，并输出至空调放大器总成：空调压力传感器，功能为检测制冷剂压力，并发送数据至空调放大器总成；ECU，功能为接收来自发动机冷却液温度传感器的信号，并将其传输至空调放大器总成。
2 控制部分
如图2所示，控制部分主要零部件的功能为：空调控制总成，功能为将操作指令输入系统；空调放大器总成，功能为将数据传输至开关和传感器，并接收来自开关和传感器的数据：阳光传感器，功能为检测太阳光的变化量，并将其输出至空调放大器总成；方向盘装饰盖开关总成，功能为发送方向盘装饰盖开关操作信号至空调控制总成；ECO模式开关，功能为发送ECO模式开关操作信号至空调控制总成。
3 制冷、制热及送风部分
如图3所示，制冷、制热及送风部分主要零部件的功能为：鼓风机分总成，功能为以适当的风速循环室内空气；暖风散热器分总成，功能为加热通过暖风散热器分总成的空气；膨胀阀，功能为以雾化形式喷射制冷剂；蒸发器分总成，功能为与通过蒸发器分总成的空气进行快速的热交换；蒸发器温度传感器，功能为检测经过蒸发器分总成的冷空气温度，并传输数据至空调放大器总成；车内温度传感器，功能为检测车内温度，并输出至空调放大器总成；PTC加热器（快速加热器总成），功能为可快速加热通过暖风散热器分总成的空气；空气混合风门伺服机构分总成，功能为根据接收来自温度设定的信号，操作伺服电动机打开和关闭空气混合风门；再循环风门伺服机构分总成，功能为通过空调放大器总成接收来自新鲜空气/再循环选择器开关的操作信号，操作伺服电动机，以打开和关闭新鲜空气/再循环风门；模式风门伺服机构分总成，功能为通过空调放大器总成接收来自模式选择器开关的操作信号，操作伺服电动机，以打开和关闭模式风门；空气净化滤清器，功能为去除花粉和其它微粒，提清洁的循环空气。
三、系统控制
第三代丰田普瑞斯空调系统采用神经网络控制，使乘客可以精确地控制空调（图4）。下面列举该系统几项典型的控制模式，进行详细介绍。
1 压缩机控制
电动变频器压缩机总成由涡旋压缩机、直流无刷电动机、机油分离器、电动机轴、空调变频器等组成（图5）。电动变频器压缩机除了由电动机作为压缩机的动力驱动外，压缩机的基本构造和工作原理与普通的涡旋式压缩机相同。涡旋式压缩机是目前最先进的第三代压缩机，它具有体积小、重量轻、零部件少、运动部件受力波动小、振动小、噪音低、绝热效率高、容积效率高、机械效率高等优点。
涡旋式压缩机主要由动静两个涡旋盘、防自转机构、主轴和支架体等零件组成。其中动静两个涡旋盘相对旋转一定角度（通常为180°），并错开一定距离后（该距离为主轴偏心距）对插在一起，实现动静涡旋盘的啮合，形成多个啮合点的月牙工作容积腔。随着主轴带动动涡旋盘旋转，多组月牙工作腔容积逐渐由大变小，从而实现封闭工作腔容积的周期性变化，完成制冷剂蒸汽的吸入、压缩和排出的工作循环过程（图6）。压缩机内置机油分离器，能够分离与制冷剂混合在一起进入到制冷循环的压缩机机油，降低了机油循环率。
电动变频器压缩机将混合动力（HV）蓄电池经逆变器变频的交变电流（A/C变频器与压缩机集成为一体），作为压缩机的电源，所以空调系统的工作不依赖发动机的运行，使车辆能够提供更舒适的空调环境，并实现较低的油耗（图7）。
空调放大器总成根据目标蒸发器温度（由温度控制开关、车内温度传感器、环境温度传感器和阳光传感器信号计算得出）计算目标压缩机转速。实际蒸发器温度参数通过空调放大器总成传输给HV动力管理控制ECU。HV动力管理ECU根据目标压缩机转速数据控制空调逆变器输出变频电压，从而控制电动变频压缩机以达到适合空调系统工作条件的转速。此转速控制在不影响制冷或除雾性能的范围之内，实现舒适性和低能耗。
电动变频压缩机使用高压变频电压，如果电路线束中发生短路或断路，则HV动力管理控制ECU会自动切断空调变频器电路，停止向压缩机的电动机供电（图8）。
电动变频器压缩机需要使用具有高绝缘性的ND—OIL11型油，如果非ND—OIL11型油混合在空调系统内循环，绝缘性能就会大大的降低，导致漏电故障。