新能源汽车动力蓄电池及管理技术 课件 项目五　检修新能源汽车动力蓄电池热管理系统

项目五新能源汽车动力电池技术·检修动力蓄电池热管理系统液冷液热式的热管理系统故障检修动力电池冷却·加热·水泵故障检修冷却冷却系统加热加热系统检修故障检修任务引入秦EV充电高温报警故障故障情境直流充电中王先生的秦EV在进行直流充电时，仪表突然弹出"请检查动力系统"动力电池温度过高报警灯亮起，车辆无法继续充电.!屈师傅初步判断动力电池热管理系统工作异常故障现象三要素①工况直流快充车辆在大功率直流充电工况下出现异常，电池发热量大。②报警双报警同时触发仪表显示"请检查动力系统"，动力电池温度过高报警灯点亮。③后果车辆无法充电BMS启动过热保护，主动切断充电，用户无法补电。初步排查方向温度传感器·冷却风扇·冷却液循环泵能力图谱液冷液热式热管理系统故障检修能力图谱液冷液热式热管理系统故障检修能力图谱CHAPTER02动力电池冷却与加热方式冷热动力电池相关知识动力电池冷却方式分类与性能对比冷却方式换热方式换热系数W/(m²·K)表面热流密度W/cm²自然风冷空气自然对流5~250.005~0.025强制风冷空气强制对流25~1000.025~0.15冷却液冷却液体强制对流500~150000.5~1.5制冷剂直冷相变2500~250002.5~25📌核心结论•换热效率逐级提升：自然风冷＜强制风冷＜液冷＜直冷；直冷利用相变吸热，换热系数最高可达25000W/(m²·K)。•综合成本、可控性与加热系统融合度，冷却液冷却是当前主流方案；秦EV/元PLUS、宝马i3等采用直冷。•本任务对象秦EV采用液冷液热式路线：冷却液循环+PTC加热+空调耦合。相关知识风冷、液冷与直冷系统结构对比强制风冷以低温空气为介质，通过风机驱动气流流过电池表面散热，可与空调蒸发器配合降温。特点：结构简单、易维护、成本低；但散热能力有限，温度均匀性差。代表车型：丰田普锐斯、卡罗拉双擎补充·自然风冷：依靠电池包自身热对流产生气流散热，适用于对高温不敏感的磷酸铁锂电池，结构最简单、成本最低，常见于早期经济型电动车。液冷系统电池包内布置液冷管路，冷却液循环流动带走热量，通过热交换器与整车空调系统耦合散热。特点：冷却效果好、温度均匀，可同时集成加热功能；系统复杂、成本高、需防泄漏。代表车型：比亚迪秦EV、特斯拉Model系列相关知识风冷、液冷与直冷系统结构对比直冷系统制冷剂直接在电池冷板（蒸发器）内蒸发吸热，省去冷却液中间环节，换热路径最短。特点：效率最高、结构紧凑、无乙二醇泄漏风险；但对系统气密性和控制精度要求极高。代表车型：比亚迪元PLUS、宝马i3相关知识风冷、液冷与直冷系统结构对比相关知识动力电池加热方式①电加热膜加热电阻丝通电发热，由电阻丝、绝缘层、导线组成，贴装于单体电池·聚酰亚胺0.3mm：耐腐蚀但易刺穿；·硅胶1.5mm：耐刺穿但不耐磨、不耐电解液；②PTC加热采用正温度系数热敏电阻：温度升高→内阻增大→功率自动减小，实现恒温加热，安全可靠。③液热（PTC加热冷却液）PTC先加热冷却液，水泵将热液泵入电池包管路均匀加热；可独立或与空调共用PTC，是主流液热方案。④空调直热（热泵直热电池）热泵直接用高温制冷剂在电池冷板内冷凝放热，效率高于PTC；常与直冷配合，如比亚迪e平台3.0Evo。图5-1-4加热膜安装位置图5-1-5动力电池PTC加热器式液热系统第三节·系统结构秦EV动力电池热管理系统结构系统结构要点1系统耦合方式秦EV电池热管理系统与整车空调系统耦合，通过冷却液-空调热交换器实现电池温度控制。2核心部件BMS/BIC、电动水泵、散热器/风扇、PTC水加热器、板式换热器、电子膨胀阀、四通水阀、电动压缩机、冷凝器等协同工作。3冷却液双循环冷却回路：冷却液经板式换热器被空调制冷剂降温；加热回路：PTC加热冷却液为电池升温。图5-1-6秦EV车型电池热管理框图第三节·控制策略秦EV动力电池热管理控制策略BMS设定最佳温度35℃，三种工况差异化策略：工况一·行驶/交流充电🚗常规负载·风扇调节为主电池温度＞35℃VCU控制散热器风扇低速运转散热电池温差＞5℃风扇切换至高速档，快速均衡电池包温度温差＜5℃/温度＜35℃温差缩小后恢复低速；温度低于35℃则风扇停止💡核心：仅风扇参与，空调压缩机不启动能耗最低，适合平稳行驶与慢充场景工况二·急加速/直流充电⚡高热负荷·空调协同散热电池温度＞33℃电子膨胀阀1关、阀2开；压缩机启动；四通水阀AB/CD通；制冷剂经板式换热器冷却冷却液，强力带走电池热量温度降至33℃关阀2，压缩机停止；驾驶室有空调需求则阀1/2都开💡核心：空调压缩机参与，制冷液耦合快充/急加速发热量大，需主动制冷工况三·高寒地区充电❄️低温环境·PTC主动加热电池温度＜5℃PTC水加热器启动加热；四通水阀切换至AC/BD通路；电动水泵将热液泵入电池冷板，为电池包快速升温电池温度＞10℃PTC水加热器停止工作，转入正常充电温控策略💡核心：PTC液热回路介入，先暖后充低温充电必须先预热，否则损伤电池寿命故障诊断实施故障原因分析与故障码读取步骤1故障原因分析故障现象高温工况下（直流快充/急加速），电池过温报警，车辆动力受限，无法正常充电。关键子系统温度传感器：采集数据不准会误导BMS决策冷却风扇：散热风量不足导致热交换效率下降冷却液循环泵：停转即冷却液无法循环，热量无法带走诊断思路：先读故障码→缩小范围→结合电路图检测故障范围最有可能集中在冷却液循环动力源——水泵回路。步骤2用诊断仪读取故障码1连接诊断设备将诊断仪连接到整车OBD接口，启动开关置于ON挡，进入BMS系统。2读取并记录故障码故障码提示："电池热管理水泵故障"3制定检测方案依据故障码查阅水泵电路图，进行供电与PWM信号检测。水泵结构与电路电池热管理水泵结构、作用与电路图5-1-7水泵实物图水泵结构、作用与电路原理结构与作用水泵由冷却泵体、涡轮叶轮、永磁电动机和壳体四部分组成；作为冷却液循环的动力源，带动冷却液在管路中流动，持续带走动力电池工作产生的热量。秦EV水泵转速由空调控制器通过PWM信号调节。工作原理电动机带动叶轮高速旋转→离心力将冷却液甩出→从出水口进入电池包；叶轮中心形成真空，将回水管冷却液吸入，形成连续循环。水泵停转→电池/电机过热→限功率或停机。控制链路与供电BMS→网关→空调控制器→PWM水泵电源：IG4→F1/7(7.5A)保险→连接器B66/1供电搭铁：B66/3→Eb03-2搭铁点；信号：B66/2接收PWM图5-1-8电池热管理系统水泵电路图步骤4·信号检测水泵故障检测——供电与信号检测图5-1-9水泵控制信号（正常波形为方波）①供电检测（B66/1引脚）启动车辆，测量B66/1供电电压：电压为0V或远低于12V→逐级查F1/7保险上/下游及IG4继电器；B66/1=12V→检查B66/3搭铁电压；若>0V，查搭铁通断。②PWM信号检测（B66/2引脚）交流充电工况下，示波器测B66/2方波：0V常低→线路断路或对地短路；12V常高→对电源短路，断电排查线束；正常方波信号→线路正常，故障点在水泵本体。16步骤5·水泵更换电池热管理水泵的更换流程严格遵循"断电→排液→拆泵→装泵→加注→排气"六步，注意冷却液规格与容量（约4.25L）1断电操作•断开低压蓄电池负极；•等待约5分钟，释放系统残余电量；•防止带电操作短路与误启动。安全第一，确认全车断电后再作业。2排放冷却液•确认冷却液已完全冷却；•逆时针慢旋副水箱盖泄压；•拆下散热器出水管排液，排完装好。热液喷射危险，必须冷却后再开盖。3拆卸水泵•断开水泵电气接插件；•拆卸进/出水软管卡箍与管路；•松开紧固螺栓取下水泵，擦净残液。接口做好标记，防止回装错接。4安装水泵•新水泵密封圈对位平整，无扭曲；•按对角顺序紧固螺栓至规定力矩；•接好进出水软管与电气接插件。力矩均匀，防止密封面变形渗漏。5加注冷却液•使用比亚迪指定型号冷却液；•加注至副水箱MAX刻线；•静置观察，液位稳定不再下降。不同型号冷却液严禁混加。6冷却系统排气•上电让水泵运转约5分钟补液；•重复"上电-断电"至少3个循环；•总容量约4.25L，拧紧副水箱盖。排气不彻底会导致水循环失效、再次高温。17新能源汽车电气技术直冷直热式的热管理系统故障检修任务5.2系统原理·故障诊断·规范检修宽域热泵·直冷直热·冷却风扇诊断课程模块热泵原理·电池温控·冷却风扇检修新能源汽车专业教学课件任务引入——真实故障情境案例｜

李女士的比亚迪秦PLUSEV故障现象车辆进入4S店，车主反映：①空调制冷效果明显变差；②仪表盘出现电池温度过高报警，动力受限。初步排查维修技师开启空调压缩机、温度调至最低，发现冷却风扇始终不工作；诊断仪读码显示"冷却风扇工作异常"。本次任务请你作为维修技师，制定检修方案，依据电路图与规范流程，完成故障诊断与排除，恢复散热功能。思考一下?你会从哪里入手？风扇为什么不转？是电源？继电器？电机？如何一步步排查？需要哪些工具与资料？带着问题开始今天的课程从原理→电路→检修全流程掌握能力图谱—直冷直热式热管理系统故障检修比亚迪宽域热泵系统组成Wide-RangeHeatPumpSystem系统概述01核心部件电动压缩机、电子风扇、电机散热器、车外冷凝器、车内冷凝器/蒸发器、电池直冷直热板、气液分离器、集成模块、板式换热器02工作原理基于逆卡诺循环，以少量电能驱动压缩机，将车外低温空气热量"泵"入座舱实现制热03宽域工作温度系统可在-30℃~40℃宽温域内稳定运行，覆盖严寒至酷暑全气候工况04节能优势冬季热泵制热相比传统PTC加热，可提升约20%续驶里程，显著降低冬季续航衰减热泵空调系统组成示意图图5-2-1宽域热泵空调系统结构比亚迪宽域热泵系统组成Wide-RangeHeatPumpSystem热管理集成模块——9阀核心ThermalManagementIntegratedModule集成模块实物图图5-2-2热管理集成模块（9阀集成）核心功能由6个电磁阀+3个电子膨胀阀高度集成，精准调节制冷剂回路，实现乘员舱与电池制冷/制热模式灵活切换电磁阀（6个）①电池加热电磁阀②电池冷却电磁阀③空气换热电磁阀④水源换热电磁阀⑤空调采暖电磁阀⑥空调制冷电磁阀电子膨胀阀（3个）⑦制冷电子膨胀阀⑧采暖电子膨胀阀⑨电池双向电子膨胀阀检修要点电磁阀卡滞或膨胀阀开度异常会直接导致制冷/制热失效，需结合诊断仪读取阀体状态与制冷剂压力数据综合判断热泵采暖工作原理HeatPumpHeatingCycle热泵采暖循环示意工况低温行驶/停车时开启空调采暖阀门采暖电子膨胀阀+水源/空调采暖电磁阀开启余热利用板式换热器吸收驱动电机/电机控制器余热，极低温时PTC辅助加热制冷剂路径1压缩机2车内冷凝器3采暖膨胀阀4水源电磁阀5板式换热器6采暖电磁阀7气液分离器回压缩机核心思路：高温高压气态制冷剂在车内冷凝器放热取暖，经膨胀阀节流后在板式换热器吸收电驱余热蒸发，再经气液分离回到压缩机循环第二部分·工作模式工作模式②——电池加热图5-2-5电池加热工作原理示意图工况场景低温环境下充电缩短时间；低温行驶时提升动力电池放电性能、改善动力。阀门状态电池电子膨胀阀开启；电池加热电磁阀、水源换热电磁阀、空调采暖电磁阀打开。换热路径制冷剂通过电池包换热器放热加热电池；经板式换热器吸收电驱动系统余热。第二部分·工作模式工作模式①——电池冷却图5-2-4电池冷却工作原理示意图工况场景充电功率大或行驶放电功率大时，需对动力电池进行降温，防止过温。阀门状态电池电子膨胀阀开启；空调制冷电磁阀、空气换热电磁阀、电池冷却电磁阀打开。换热路径制冷剂经车外换热器冷凝，在电池包换热器内蒸发吸热，带走电池热量。11工作模式③——空调制冷与电池冷却同时工作第二部分·直冷直热式热管理系统图5-2-6空调制冷与电池冷却双回路原理适用工况充电或行驶中，乘员舱需要制冷、同时电池因大功率放电/充电也需要冷却的"双重制冷"工况。阀门状态电池电子膨胀阀、制冷电子膨胀阀同时开启；空调制冷、空气换热、电池冷却三路电磁阀打开。路径特点电池冷却回路基础上，部分冷媒经车内蒸发器蒸发吸热后，经单向阀4在气液分离器处汇合回压。工作模式④——空调采暖与电池冷却（冬充场景）第二部分·直冷直热式热管理系统图5-2-7空调采暖+电池冷却原理适用工况冬季大功率快充场景：电池因快充发热需要冷却，车内乘员又需要采暖，一冷一热同时存在。阀门状态电池电子膨胀阀开启；空调制冷电磁阀、水源换热电磁阀打开；冷媒经膨胀阀雾化进入电池换热。热量分配压缩机→车内冷凝器放热给座舱采暖；经板式换热器、电子膨胀阀雾化→电池包换热器吸热降温。工作模式⑤——热泵采暖与电池加热（双加热）第二部分·直冷直热式热管理系统图5-2-8热泵采暖+电池加热双路原理适用工况低温行驶或低温充电时，乘员舱需要采暖升温，同时动力电池低温也需要加热以提升性能。阀门状态电池电子膨胀阀与采暖电子膨胀阀均开启；电池加热、空调采暖、水源换热三路电磁阀打开。路径与辅助两路冷媒并联：车内冷凝器采暖+电池包换热器加热，于水源换热处汇合；极低温可启PTC辅助。任务实施①——故障原因分析与风扇结构第三部分·故障检修与任务实施01故障原因分析空调制冷与电池制冷均依赖制冷剂循环配合电子风扇强制散热。风扇不工作→冷凝器散热不良→空调制冷差、电池过温报警、动力受限。可能原因：VCU故障、高低速继电器及电路故障、搭铁故障、风扇电机故障四类。02风扇工作条件冷却液温度达45℃：VCU控制风扇进入低速档；温度超过50℃：切换至高速档，增大散热量；空调压缩机开启时，风扇立即联动工作，保证冷凝散热。03风扇关键参数直径匹配散热器尺寸，直径越大风量越大，噪声相应增加转速固定/有级/无级调速；无级调速控温更精准、能耗更低耐温长期在高温环境工作，耐温等级越高安全性越好防护建议IP68等级，防尘防水，适应底盘复杂工况图5-2-9电子冷却风扇结构任务实施②——冷却风扇电路检查依据电路图，按"测电源→测保险→测继电器→测VCU信号"顺序逐层排查图5-2-10比亚迪秦PLUSEV电子风扇电路图诊断流程（决策步骤）1启动作观察开启空调压缩机至最低温，观察冷却风扇是否运转；不工作则进入电压测量。2测风扇端电压测B14/2与B14