新能源汽车电气技术：项目六 新能源汽车电池热管理系统的检修

项目六新能源汽车电池热管理系统的检修任务一电池冷却系统的检修电池冷却系统的检修

一辆2018款吉利EV450，在运行过程中，冷却风扇低速档不运转。任务引入电池冷却系统的检修知识目标：1）掌握新能源汽车电池冷却系统的工作原理。2）掌握新能源汽车电池冷却系统故障诊断流程与注意事项。技能目标：1）具备正确使用新能源汽车电气故障诊断常用工具的能力。2）具备依据维修手册，对电池冷却系统进行故障诊断与排除的能力。素质目标：1）在操作过程中树立高压安全意识。2）培养学生对待工作一丝不苟、精益求精的工作精神。3）培养学生创新意识和能力。学习目标电池冷却系统的检修一、运行冷却1.驱动电机及电控单元冷却

车辆在运行过程中，MCU、DC-DC变换器、驱动电机是车辆运行中的功率输出单元。MCU将DC346V电压通过内部变压器、大功率晶体管等转换为车辆所用的AC346V电压，为驱动电机提供电能。驱动电机将MCU转化的AC346V电压产生的电能转为磁能，再转化为机械能，驱动车辆运行。DC/DC变换器将DC346V电压通过内部变压器、大功率晶体管等转换为车辆所用的DC12V电压。在这些变压器、大功率晶体管和电机绕组工作过程中，有一部分电能或磁能转化为热能，聚集在这些功率元件上，会致使元件温度升高。电池冷却系统的检修一、运行冷却1.驱动电机及电控单元冷却

驱动电机及电控单元冷却循环包含水泵(电机)、MCU、DC-DC变换器、OBC、驱动电机、散热器、冷却液循环管、储液罐等元件。

控制系统包含VCU、冷却风扇、冷却风扇继电器、温度传感器(MCU内部)。电池冷却系统的检修一、运行冷却1.驱动电机及电控单元冷却驱动电机及电控单元热管理由VCU实际控制，在充电过程中，MCU根据内部温度传感器，实时监测MCU功率转换元件的工作温度，如果超过预设的阈值(≥45°C)时，起动水泵，对冷却液加压，冷却液在MCU、DC/DC变换器、OBC、驱动电机、散热器之间进行循环，对电控单元及驱动电机进行冷却降温。冷却风扇控制：当温度≥45℃时，冷却风扇低速运转，当温度≥78℃时，冷却风扇高速运转。电池冷却系统的检修一、运行冷却2.动力蓄电池冷却在车辆运行过程中，动力蓄电池温度上升，如不加以控制，将严重影响蓄电池性能，甚至发生火灾事故。因此，BMS检测动力蓄电池温度，当动力蓄电池温度高于预设的阈值时(38C)，BMS发出动力蓄电池冷却请求信号至VCU、空调控制单元和空调压缩机控制单元。空调控制单元控制三通电磁阀B打开热交换器冷却通道，水泵(蓄电池)起动工作，同时，空调压缩机控制单元关闭制冷管路电磁阀，打开热交换器电磁阀，空调压缩机起动，制冷剂流入热交换器，降低动力蓄电池内部流出的冷却液温度，再通过水泵(蓄电池)进入动力蓄电池箱内部冷却管路，形成冷却循环，降低动力蓄电池温度。电池冷却系统的检修一、运行冷却2.动力蓄电池冷却BMS检测到蓄电池温度超过38C时，将蓄电池冷却请求信号通过P-CAN的CA69/3、CA69/4端子发送至VCU的CA66/8、CA66/7端子，VCU接收到动力蓄电池冷却请求信号后，通过V-CAN的CA66/22、CA66/23端子，发送动力蓄电池冷却请求至空调控制器的IP85/4、IP85/5端子，空调控制器接收到蓄电池冷却信号后，内部通过IP86a/25端子将至热管理继电器端子2间线路搭铁，热管理继电器工作，为水冷水泵(蓄电池)提供电源。同时为热交换器电磁阀、制冷管路电磁阀、加热水泵(暖风)、三通电磁阀A、三通电磁阀B、三通电磁阀C、PTC加热器提供电源。电池冷却系统的检修一、运行冷却2.动力蓄电池冷却空调控制器再通过LIN总线的IP85/3端子发送数据至三通电磁阀B、三通电磁阀C，三通电磁阀B关闭至回水管三通的水道，打开至热交换器的水道。三通电磁阀C关闭至水泵(电机)的水道，打开散热器水道。同时水冷水泵(蓄电池)通过IP86a/6端子输出PWM信号控制水泵运转。空调控制器检测空调开关(AC)是否开启，如果没有开启，空调控制器通过IP86a/18端子关闭制冷管路电磁阀，切断驾驶室蒸发箱制冷剂的流通通道，通过IP85/25端子打开热交换器电磁阀，接通热交换器内制冷剂的流通通道。电池冷却系统的检修一、运行冷却2.动力蓄电池冷却空调控制器再通过LIN总线的IP85/3端子，发送空调起动请求信号至空调压缩机控制器BV08/2端子，空调压缩机控制器接收到此信号后起动空调压缩机，制冷剂循环至热交换器，将动力蓄电池内部循环出来的高温冷却液温度降低，再通过水冷水泵(蓄电池)加压后进入动力蓄电池箱内部冷却管路，对蓄电池进行降温。虚线所指的路径为运行冷却循环系统。BMS检测到动力蓄电池温度低于32℃时。BMS通过动力P-CAN发送冷却关闭信息，空调控制器通过V-CAN接收到此信号后，关闭空调压缩机、水泵（蓄电池），运行冷却过程结束。电池冷却系统的检修二、充电冷却慢充模式:当动力蓄电池温度高于38℃时水冷开启，低于32℃时水冷关闭。快充模式:动力蓄电池温度高于32℃时水冷开启，低于28℃时水冷关闭。

左边虚线为冷却液流动方向，右边虚线为空调制冷剂流动方向。电池冷却系统的检修二、充电冷却在车辆快、慢充电过程中，BMS检测动力蓄电池温度，当动力蓄电池温度高于预设的阈值时，将蓄电池冷却请求信号通过动力P-CAN的CA69/3、CA69/4端子，发送至VCU的CA66/8、CA66/7端子，VCU接收到动力蓄电池冷却请求信号后，通过V-CAN的CA66/22、CA66/23端子，发送动力蓄电池冷却请求至空调控制器的IP85/4、IP85/5端子，空调控制器接收到蓄电池冷却信号后，内部通过IP86a/25端子将至热管理继电器端子2间线路搭铁，热管理继电器工作，为水冷水泵(蓄电池)提供电源。同时为热交换器电磁阀、制冷管路电磁阀、加热水泵(暖风)、三通电磁阀A、三通电磁阀B、三通电磁阀C、PTC加热器提供电源。电池冷却系统的检修二、充电冷却

电池冷却系统的检修二、充电冷却空调控制器再通过LIN总线的IP85/3端子发送数据至三通电磁阀B、三通电磁阀C，三通电磁阀B关闭至回水管三通的水道，打开至热交换器的水道。三通电磁阀C关闭至水泵(电机)的水道，打开散热器水道。同时水泵(蓄电池)通过IP86a/6端子输出PWM信号控制水泵运转。空调控制器检测空调开关(AC)是否开启，如果没有开启，空调控制器通过IP86a/18端子关闭制冷管路电磁阀，切断驾驶室蒸发箱制冷剂的流通通道，通过IP85/25端子打开热交换器电磁阀，接通热交换器内制冷剂的流通通道。电池冷却系统的检修二、充电冷却空调控制器再通过LIN总线的IP85/3端子，发送空调起动请求信号至空调压缩机控制器BV08/2端子，空调压缩机控制器接收到此信号后起动空调压缩机，制冷剂循环至热交换器，将动力蓄电池内部循环出来的高温冷却液温度降低，再通过水冷水泵(蓄电池)加压后进入动力蓄电池箱内部冷却管路，对蓄电池进行降温。BMS检测到蓄电池温度低于预设值时，BMS通过P-CAN发送水冷关闭，空调控制器通过V-CAN接收到此信号后，关闭空调压缩机、水冷水泵(蓄电池)，充电冷却过程结束。三、任务实施1.确认故障现象冷却风扇低速档不运转。2.利用故障诊断仪诊断故障连接故障诊断仪，读取故障码和数据流。读取故障码和数据流。车辆下电后，清除故障码；车辆再次上电后，使用诊断仪再次读取故障码并和之前的故障码进行对比，分析故障码的性质。电池冷却系统的检修三、任务实施3.故障检测1）检查整车控制器熔丝EF09、SF08 拔下熔丝EF09检查熔丝是否熔断。拔下熔丝SF08检查熔丝是否熔断电池冷却系统的检修三、任务实施3.故障检测2）操作起动开关使电源模式至OFF状态。拔下冷却风扇高速继电器，用相同型号的继电器取代冷却风扇低速继电器。检查冷却风扇低速继电器，确认故障是否排除电池冷却系统的检修三、任务实施3）操作起动开关使电源模式至OFF状态。断开整车控制器线束插接器CA67。操作起动开关使电源模式至ON状态。用万用表测量整车控制器线束插接器CA67的128号端子与可靠接地之间的电压。电压标准值：11-14V电池冷却系统的检修三、任务实施4）检查散热器风扇接地电路。用万用表测量主散热器冷却风扇1线束插接器CA30b的3号端子和车身可靠接地之间的电阻。用万用表测量主散热器冷却风扇2线束插接器CA31的3号端子和车身可靠接地之间的电阻。标准电阻：小于1Ω电池冷却系统的检修三、任务实施5）检查散热器风扇电源、接地之间的电压。连接诊断仪，执行散热器风扇低速运转动作测试。同时用万用表测量主散热器风扇线束插接器CA30b的1号端子和3号之间的电压值、CA31的1号端子和3号之间的电压值 电压标准值：均为11-14V电池冷却系统的检修三、任务实施6）用万用表测量主散热器风扇线束插接器CA30b的1号端子和散热低速继电器ER12的87号脚（线束端）之间的电阻。CA31的1号端子和散热低速继电器ER12的87号脚（线束端）之间的电阻。 标准电阻：均小于1Ω电池冷却系统的检修三、任务实施7）检查散热低速继电器与整车控制器之间的电路。用万用表测量整车控制器线束插接器CA66的11号端子和散热低速继电器ER12的87号脚（线束端）之间的电阻 。标准电阻：小于1Ω电池冷却系统的检修三、任务实施4、竣工检验1）起动车辆，验证电池冷却系统功能是否正常工作。2）整理、恢复作业场地。电池冷却系统的检修电池冷却系统的检修

吉利汽车帝豪EV450装备的是宁德时代三元锂电池，采用ITCS2.0电池智能热管理系统，能有效保证车辆在环境温度零下30℃到50℃之间实现正常、高效的充电和行驶，较好地解决了电池、电机的冷却和加热功能。采用两个散热补水壶一对一对应加热和冷却系统，热效率更高、性能更好。帝豪EV450热管理系统由电机控制器、车载充电机、驱动电机、动力电池、驱动电机冷却水泵、高压电池冷却水泵、膨胀罐、散热器、散热器风扇、整车控制器、热管理控制模块和相关管路等部件组成，主要集中在引擎盖下方机舱内。课后拓展任务二电池加热系统的检修电池加热系统的检修

一辆2018款吉利EV450，在低温条件下充电，发现PTC加热器不能正常工作。任务引入电池加热系统的检修知识目标：1）掌握新能源汽车电池加热系统的工作原理。2）掌握新能源汽车电池加热系统故障诊断流程与注意事项。技能目标：1）具备使用新能源汽车电气故障诊断常用工具的能力。2）具备依据维修手册，对电池加热系统进行故障诊断与排除的能力。素质目标：1）在操作过程中树立高压安全意识。2）具有良好的思想品德修养和职业道德素养。3）具各较强的语言表达能力、组织协调能力和人际沟通能力。学习目标电池加热系统的检修一、运行预热在运行放电模式下，当蓄电池温度低于0℃时加热开启，高于3℃加热关闭。图中虚线所指为运行预热循环系统。运行预热引入电机、电控部分工作时所产生的热源，驱动电机只要运转就会产生热量，这个发热源不仅效率比PTC加热器要快很多，并且还不用消耗任何蓄电池电量。因此将电机、电控系统运转时产生的热量，由冷却液作为介质，通过接通后的阀体将热量传递给动力蓄电池组。这样，既能够给蓄电池快速加温，又完全不消耗蓄电池电量。当蓄电池温度达到标定值，阀体就会断开连接。断开后的电机、电控系统，与动力蓄电池的温控系统恢复各自独立运行。电池加热系统的检修一、运行预热电池加热系统的检修一、运行预热BMS将蓄电池温度预热请求信号通过动力P-CAN的CA69/3、CA69/4端子，发送至VCU的CA66/8、CA66/7端子，VCU接收到动力蓄电池预热请求信号后，内部控制CA67/115端子至水泵(电机)冷却继电器1线路搭铁，继电器工作，为水泵(电机)提供电源，VCU的CA67/101端子根据当前的温度信号输出PWM占空比信号，控制水泵运转速度。占空比越大，水泵转速越高，反之，水泵转速越低。被电机、电控部分加热的冷却液开始流动至三通电磁阀C位置。VCU同时通过CA67/83端子返回的信号检测和判断水泵的工作状态，实现闭环控制。电池加热系统的检修一、运行预热

电池加热系统的检修一、运行预热同时，VCU通过V-CAN的CA66/22、CA66/23端子，发送动力蓄电池预热请求至空调控制器的IP85/4、IP85/5端子，空调控制器接收到预热信号后，通过LIN总线的IP85/3端子发送数据至三通电磁阀B、三通电磁阀C。三通电磁阀B打开至回水管三通的水道，三通电磁阀C打开至水泵(电机)的水道，关闭散热器水道。同时空调控制器起动水泵(蓄电池)工作，电机、电控部分加热的冷却液开始流动至动力蓄电池箱内部冷却管路，为蓄电池预热。电池加热系统的检修二、充电预热在低温条件下充电，BMS因蓄电池内部温度低而对充电电流进行限制，只能在十几安甚至几安的状态下低速充电。在经过较长时间的低速充电之后，单体蓄电池自然升温，充电电流才缓慢提高，使充电时间过长。特别是给没有预加温功能的纯电动汽车进行快速充电时，电流长时间徘徊在较低的数值，单体蓄电池只能靠充电时产生的热量自然升温，充电等待时间被拉长。电池加热系统的检修二、充电预热吉利EV450配置有充电前的预热方案，在连接充电桩之后如果环境温度过低，那么会先对蓄电池进行预加温。当蓄电池内部温度迅速达到合适的数值后，再起动对蓄电池组的快速充电。这样可减少充电时间，同时还避免低温状态下快充对单体蓄电池可能造成的伤害。慢充电模式:当蓄电池温度低于0℃时加热开启，高于3℃时加热关闭。快充电模式:当蓄电池温度低于10℃时加热开启，高于12℃时加热关闭。电池加热系统的检修二、充电预热上部虚线为PTC加热器的冷却液流动方向，下部虚线为动力蓄电池内冷却液的流动方向。电池加热系统的检修二、充电预热连接慢充或快充充电枪，BMS检测到蓄电池温度低于预设的阈值时，将蓄电池预热请求信号通过动力P-CAN的CA69/3、CA69/4端子，发送至VCU的CA66/8、CA66/7端子，VCU接收到动力蓄电池冷却请求信号后，通过V-CAN的CA66/22、CA66/23端子，发送动力蓄电池预热请求至空调控制器的IP85/4、IP85/5端子，空调控制器接收到蓄电池预热信号后，内部通过IP86a/25端子将至热管理继电器端子2间线路搭铁，热管理继电器工作，为水冷水泵(蓄电池)提供电源。同时为热交换器电磁阀、制冷管路电磁阀、加热水泵(暖风)、三通电磁阀A、三通电磁阀B、三通电磁阀C、PTC加热器提供电源。电池加热系统的检修二、充电预热

电池加热系统的检修二、充电预热空调控制器再通过LIN总线的IP85/3端子，发送数据至三通电磁阀A、三通电磁阀B、三通电磁阀C，三通电磁阀A关闭至暖风水箱的水道，打开至热交换器的水道。三通电磁阀B关闭至回水管三通的水道，打开至热交换器的水道。三通电磁阀C关闭至电机和电控单元水道。同时空调控制器通过IP86a/6端子控制水冷水泵(蓄电池)运转，通过IP86a/8端子输出PWM信号控制加热水泵(暖风)运转。在热交换器内部被加热后的冷却液流入动力蓄电池，为低温的蓄电池进行加热。慢充时，当动力蓄电池温度高于3℃加热关闭，充电开始；快充时，当动力蓄电池温度高于12℃加热关闭，充电开始。三、任务实施1.确认故障现象PTC加热器回路故障。2.利用故障诊断仪诊断故障连接故障诊断仪，按下一键起动开关，读取故障码和数据流。车辆下电后，清除故障码；车辆再次上电后，使用诊断仪再次读取故障码并和之前的故障码进