吉利帝豪EV450熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及檢修

李 丹（湖北科技職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430074）

新能源汽車中的純電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的區(qū)別很多，由于純電動汽車沒有發(fā)動機(jī)部分，對于傳統(tǒng)汽車的冷卻系統(tǒng)功能也隨之取消了，但純電動汽車由于動力電池和驅(qū)動電機(jī)在工作中仍然會產(chǎn)生熱量，需要進(jìn)行冷卻，同時低溫天氣下動力電池需要進(jìn)行預(yù)熱，因此在純電動汽車中都配置了熱管理系統(tǒng)。吉利汽車帝豪EV450熱管理系統(tǒng)是目前國內(nèi)純電動汽車中比較先進(jìn)的熱管理系統(tǒng)，下面就這套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理及檢修進(jìn)行具體的介紹。

1 系統(tǒng)組成

吉利汽車帝豪EV450裝備的是寧德時代三元鋰電池，采用ITCS 2.0電池智能熱管理系統(tǒng)，能有效保證車輛在環(huán)境溫度零下30℃到50℃之間實現(xiàn)正常、高效的充電和行駛，較好地解決了電池、電機(jī)的冷卻和加熱功能。采用兩個散熱補(bǔ)水壺一對一對應(yīng)加熱和冷卻系統(tǒng)，熱效率更高、性能更好。帝豪EV450熱管理系統(tǒng)由電機(jī)控制器、車載充電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、動力電池、驅(qū)動電機(jī)冷卻水泵、高壓電池冷卻水泵、膨脹罐、散熱器、散熱器風(fēng)扇、整車控制器、熱管理控制模塊和相關(guān)管路等部件組成，主要集中在引擎蓋下方機(jī)艙內(nèi)，如圖1~圖3所示。

2 工作過程

ITCS 2.0電池智能溫控管理系統(tǒng)采用電驅(qū)熱管理，基于電驅(qū)部件溫度及水溫的智能反饋控制策略，實現(xiàn)動態(tài)控制水泵及風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)電降噪。電池?zé)峁芾韺崟r監(jiān)測電池溫度及進(jìn)出水溫度，實現(xiàn)綜合車速、環(huán)境溫度、駕駛室溫度等多重控制。引入電機(jī)、電控等外部熱源對電源系統(tǒng)加熱，快速將電池溫度提升至最佳狀態(tài)。

圖1 帝豪EV450熱管理系統(tǒng)部件車內(nèi)實物圖

圖2 帝豪EV450熱管理系統(tǒng)部件分布圖

2.1 驅(qū)動電機(jī)熱管理

驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生高溫，熱量通過機(jī)體傳遞，如果不加以降溫，驅(qū)動電機(jī)無法正常工作，所以驅(qū)動電機(jī)機(jī)體內(nèi)設(shè)置有冷卻液道，通過冷卻液的循環(huán)與外界進(jìn)行熱交換。這樣能將驅(qū)動電機(jī)的工作溫度保持在一定范圍內(nèi)，防止驅(qū)動電機(jī)過熱或溫度過低。

圖3 帝豪EV450熱管理系統(tǒng)部件爆炸圖

2.2 車載充電機(jī)熱管理

車載充電機(jī)工作時將高壓交流電轉(zhuǎn)化成高壓直流電，其轉(zhuǎn)化過程中會產(chǎn)生大量的熱量，因此車載充電機(jī)內(nèi)部也有冷卻液道，通過冷卻液的循環(huán)降低車載充電機(jī)的工作溫度。

2.3 電機(jī)控制器熱管理

電機(jī)控制器不但控制驅(qū)動電機(jī)的高壓三相供電，還要將動力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)化成低壓直流電為鉛酸蓄電池充電。在此過程中會產(chǎn)生熱量，需要通過冷卻液循環(huán)散熱。

2.4 動力電池?zé)峁芾?/h3>

動力電池工作電流大、產(chǎn)熱量大，同時電池包處于一個相對封閉的環(huán)境，就會導(dǎo)致電池的溫度上升。通過冷卻液的循環(huán)降低動力電池的工作溫度。當(dāng)電池系統(tǒng)溫度過低時，系統(tǒng)開啟加熱模式對電池進(jìn)行加熱，保證能夠正常工作和充電。

3 工作模式

帝豪EV450電動汽車動力電池組件具備兩種工作模式，高溫冷卻和低溫預(yù)熱模式，確保最佳工作狀態(tài)。

3.1 高溫冷卻模式

放電與智能充電模式，動力電池系統(tǒng)溫度高于38℃開啟冷卻，低于32℃停止冷卻。快充模式，電池系統(tǒng)溫度高于32℃開啟冷卻，低于28℃停止冷卻。勻熱模式，當(dāng)上述兩種模式到達(dá)停止冷卻溫度時啟動勻熱模式。若水溫低于停止冷卻溫度，則溫控系統(tǒng)繼續(xù)工作，直到一定時間內(nèi)電池最高溫度不發(fā)生變化。

3.2 低溫預(yù)熱模式

放電與智能充電模式，電池系統(tǒng)溫度低于0℃開啟加熱，高于3℃加熱停止。快充模式，電池系統(tǒng)溫度低于10℃開啟加熱，高于12℃停止加熱。勻熱模式，當(dāng)上述兩種模式到達(dá)關(guān)閉加熱溫度時啟動勻熱模式。若水溫高于加熱關(guān)閉溫度，則溫控系統(tǒng)繼續(xù)工作，直到一定時間內(nèi)電池最低溫度不發(fā)生變化。

4 工作原理

帝豪EV450熱管理系統(tǒng)控制電路如圖4所示。

圖4 帝豪EV450熱管理系統(tǒng)控制電路圖

4.1 電動水泵

冷卻系統(tǒng) （電機(jī)／電池）有兩個電動水泵，電動水泵由低壓電路驅(qū)動，為冷卻液的循環(huán)提供壓力。在電動水泵的驅(qū)動下冷卻液在管路中實現(xiàn)循環(huán)流動，其流向如圖5所示。圖6為冷卻水泵流量、壓力性能曲線圖。

圖5 冷卻液循環(huán)管路圖

4.2 膨脹罐

膨脹罐總成是一個透明塑料罐，類似于前風(fēng)窗玻璃清洗劑罐。膨脹罐總成通過水管與散熱器連接。隨著冷卻液的溫度逐漸升高并膨脹。部分冷卻液因膨脹而從車載充電器中流入膨脹罐總成。散熱器和液道中滯留的空氣也被排入膨脹罐總成。車輛停止后，冷卻液自動冷卻并收縮，先前排出的冷卻液則被吸回散熱器。從而使散熱器中的冷卻液一直保持在合適的液面，并提高冷卻效率。當(dāng)冷卻系統(tǒng)處于冷態(tài)時，冷卻液面應(yīng)保持在膨脹罐總成上的L（最低）和F（最高）標(biāo)記之間。

圖6 冷卻水泵流量、壓力性能曲線圖

4.3 冷卻風(fēng)扇

冷卻風(fēng)扇總成安裝在機(jī)艙內(nèi)散熱器的后部，它可增加散熱器和空調(diào)冷凝器的通風(fēng)量，從而有助于加快車輛低速行駛時的冷卻速度。風(fēng)扇采用雙風(fēng)扇，高低速的控制模式，通過兩個不同的電機(jī)驅(qū)動扇葉。冷卻風(fēng)扇由整車控制模塊（VCU）利用冷卻風(fēng)扇低速繼電器和冷卻風(fēng)扇高速繼電器直接控制，在低速電路中，采用串聯(lián)調(diào)速電阻的方式來改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

即使在車輛運(yùn)行時，機(jī)艙下的冷卻風(fēng)扇也會啟動而傷人，保持手、衣服和工具遠(yuǎn)離機(jī)艙下的電動風(fēng)扇。如果風(fēng)扇葉片有任何程度的彎曲或損壞，不要修理或重復(fù)使用損壞的部件，必須更換彎曲或損壞的風(fēng)扇葉片。損壞的風(fēng)扇葉片不能保證正常的平衡并在連續(xù)使用中可能出現(xiàn)故障和飛脫，這種情況非常危險。

4.4 冷卻液

本車采用的冷卻液為符合SH0521要求的電機(jī)用乙二醇型電機(jī)冷卻液 （防凍液），冰點≤-40℃，禁止使用普通清水。電機(jī)冷卻液不能混用。冷卻液加注量 （L）：7。冷卻系統(tǒng)采用的冷卻液與空調(diào)系統(tǒng)采用的暖風(fēng)冷卻液材質(zhì)相同。

5 故障檢修

在進(jìn)行故障檢修時，我們首先應(yīng)該熟悉系統(tǒng)功能和操作內(nèi)容，以便于系統(tǒng)診斷。

5.1 目視檢查

檢查可能影響冷卻系統(tǒng)性能的售后加裝裝置。檢查易于接觸或能夠看到的冷卻系統(tǒng)部件、線路，以查明其是否有明顯損壞或存在可能導(dǎo)致故障的情況。檢查易于看到或能夠看到的冷卻系統(tǒng)管路，以查明是否有冷卻液泄漏現(xiàn)象。可以使用故障診斷儀中的“功能測試”，強(qiáng)制驅(qū)動冷卻風(fēng)扇繼電器吸合，查看風(fēng)扇是否能正常工作，以快速判斷故障。

5.2 冷卻風(fēng)扇低速檔不運(yùn)轉(zhuǎn)故障檢修

針對冷卻風(fēng)扇低速檔不運(yùn)轉(zhuǎn)故障檢修，我們依據(jù)圖7所示電路圖，按以下步驟進(jìn)行。

步驟1，檢查整車控制器熔斷絲EF09（10A）、SF08（40A），同時檢修熔斷絲線路。

圖7 風(fēng)扇控制電路圖

步驟2，檢查冷卻風(fēng)扇低速繼電器。

步驟3，檢查整車控制器電源、搭鐵之間的電壓。

步驟4，檢查散熱器風(fēng)扇搭鐵電路。

步驟5，檢查散熱器風(fēng)扇電源、搭鐵之間的電壓。連接診斷儀，執(zhí)行散熱器風(fēng)扇低速運(yùn)轉(zhuǎn)動作測試 （或用引線將整車控制器線束連接器CA67的128號端子與車身可靠搭鐵連接），同時用萬用表測量主散熱器風(fēng)扇線束連接器CA30b的1號端子和3號之間的電壓值 （電壓標(biāo)準(zhǔn)值：11~14V）、CA31的1號端子和3號之間的電壓值 （電壓標(biāo)準(zhǔn)值：11~14V）。

步驟6，檢查散熱低速繼電器與散熱器風(fēng)扇之間的電路。步驟7，檢查散熱低速繼電器與整車控制器之間的電路。步驟8，更換整車控制器。步驟9，診斷結(jié)束。

5.3 電動水泵不工作故障檢修

針對電動水泵不工作故障檢修，我們依據(jù)圖8所示電路圖，參考5.2所述步驟從熔斷器、繼電器、電磁閥、水泵線路、水泵自身、控制器線路、控制器依次進(jìn)行。

圖8 電動水泵控制電路圖