電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)原理與檢修課件：檢查和診斷冷卻系統(tǒng)故障

檢修電動(dòng)汽車輔助系統(tǒng)

檢查和診斷冷卻系統(tǒng)故障【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握電動(dòng)汽車的熱源和冷卻的原因；2.掌握電動(dòng)汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的組成及工作原理；3.掌握更換電動(dòng)汽車?yán)鋮s液的方法和注意事項(xiàng)；4.掌握電動(dòng)汽車?yán)鋮s系統(tǒng)故障排除5.學(xué)習(xí)電動(dòng)汽車電池冷卻的方式；【任務(wù)描述】客戶反饋EV200車輛行駛中儀表顯示電機(jī)過(guò)熱故障，車輛行駛幾公里以后，出現(xiàn)限速9公里現(xiàn)象，儀表顯示電機(jī)控制器過(guò)熱。出現(xiàn)此故障后時(shí)需將點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉故障現(xiàn)象才會(huì)暫時(shí)消除，但行駛一段時(shí)間后故障還會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。作為北汽寸S店的維修人員，你該如何排除這個(gè)故障呢？任務(wù)1

客戶委托:檢修動(dòng)力電池1.傳統(tǒng)汽車的冷卻系統(tǒng)傳統(tǒng)汽車中發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體溫度可高達(dá)2000℃左右，若不及時(shí)冷卻，將造成發(fā)動(dòng)機(jī)零部件溫度過(guò)高，尤其是直接與高溫氣體接觸的零件，會(huì)因受

熱膨脹影響正常的配合間隙，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)件受阻甚至卡死。此外，高溫還會(huì)造成發(fā)動(dòng)

機(jī)零部件的機(jī)械強(qiáng)度下降，使?jié)櫥褪プ饔玫?。而冷卻系統(tǒng)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)

對(duì)溫度進(jìn)行合理地調(diào)節(jié)與控制，帶走引擎因燃燒所產(chǎn)生的熱量，使發(fā)動(dòng)機(jī)各部件保

持在正常的工作溫度，從而獲得理想的動(dòng)力輸出與良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。一

、

冷卻系統(tǒng)的作用2.

電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車的冷卻系統(tǒng)區(qū)別電動(dòng)汽車的冷卻系統(tǒng)功能要求與傳統(tǒng)汽車的基本相同。但是由于兩者之間的結(jié)構(gòu)、原理的差異導(dǎo)致了熱源及其散熱方式的不同。

純電動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件電池、電機(jī)、電機(jī)控制器及充電機(jī)的效率不能達(dá)到100%，在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量，這些產(chǎn)生的熱

量如果不能夠及時(shí)的散發(fā)出去，將導(dǎo)致車輛

限扭運(yùn)行甚至導(dǎo)致零件的損壞。電動(dòng)汽車?yán)?/p>

卻系統(tǒng)的功用如圖6-1所示，是將電機(jī)、電機(jī)控制器及充電機(jī)產(chǎn)生的熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證其在要求的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定高效的工作。一

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冷卻系統(tǒng)的作用3.

電動(dòng)汽車的熱源電動(dòng)汽車主要的熱源有電池、電機(jī)和電機(jī)控制器等，其總的散熱量大概相當(dāng)于同功率傳統(tǒng)汽車的2.5~3倍，而這些熱源的工作溫度范圍又有較大的差別。要將這些部件的熱量及時(shí)散走，維持部件可靠工作，必須有一套有效的體積、質(zhì)量和尺

寸合理的冷卻系統(tǒng)。北汽EV200純電動(dòng)汽車為驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制器散熱，沿用原車散熱器及膨脹水箱，采用電動(dòng)水泵，全新設(shè)計(jì)水管。一

、

冷卻系統(tǒng)的作用5.

電動(dòng)汽車的電池冷卻目前，電動(dòng)汽車的電池冷卻系統(tǒng)可以分為兩種方式：風(fēng)冷和水冷。部分車輛還在其電池上設(shè)計(jì)了熱管理系統(tǒng)。(1)高爾夫Mk6電動(dòng)原型車電池冷卻系統(tǒng)對(duì)于電池冷卻系統(tǒng)的問(wèn)題，大眾工程師在高爾夫Mk6電動(dòng)原型車上進(jìn)行了大量的測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，其中搭載的電池性能并不會(huì)受到溫

度的影響，前提是采用了合適的電化學(xué)材質(zhì)——來(lái)自松下的鎳鈷

錳鋰電池。這類電池幾乎不存在自發(fā)熱傾向，而大眾又利用其智

能熱管理控制系統(tǒng)就可將電池保持在合適的工作溫度。因此即便

在極端溫度條件下，也無(wú)需主動(dòng)冷卻。(2)特斯拉電池冷卻系統(tǒng)Tesla是有一套專門的液體循環(huán)溫度管理系統(tǒng)圍繞著每一節(jié)單體電池的，隔離板內(nèi)部的水可以是靜態(tài)的也可以是流動(dòng)的，可以直接存儲(chǔ)在隔離板內(nèi)部管腔，也可以被裝到特定的水袋中。如果是流

動(dòng)狀態(tài)，可以與電池組的冷卻系統(tǒng)連接在一起。如圖6-2是Model

S85型熱管理系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造。一

、

冷卻系統(tǒng)的作用電動(dòng)汽車?yán)鋮s系統(tǒng)主要由電動(dòng)水泵、散熱器、風(fēng)扇、水管、冷卻液等組成。二

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冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成二

、

冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成冷卻系統(tǒng)布置ES2101.

電動(dòng)水泵電動(dòng)水泵如圖6-3所示，是冷卻液循環(huán)的動(dòng)力元件，電動(dòng)水泵的作用是對(duì)冷卻液加壓，促使冷卻液在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)，帶走系統(tǒng)散發(fā)的熱量。如圖6-5所示，以EV200電動(dòng)汽車水泵為例，電動(dòng)水泵安裝在車身右縱梁前部下方，位于整個(gè)冷卻系統(tǒng)較低的位置。二

、

冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成電動(dòng)水泵采用的是永磁無(wú)刷直流電機(jī)，電動(dòng)水泵剖面如圖6-6所示，整

個(gè)部件中沒有動(dòng)密封，浮動(dòng)式轉(zhuǎn)子

與葉輪注塑成一體。嚴(yán)禁電動(dòng)水泵

在沒有冷卻液的情況下空載運(yùn)行，否則將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子、定子的磨損，將

最終導(dǎo)致水泵的損壞。外接口尺寸進(jìn)出水口內(nèi)徑Φ16mm進(jìn)出水口外

徑Φ20mm性能參數(shù)額定工作電壓13V額定輸出功率30W最大流量30L/min揚(yáng)程33m電流2.3A二

、

冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成揚(yáng)程：?jiǎn)挝恢亓恳后w通過(guò)泵所獲得的能量。EV200電動(dòng)水泵的各項(xiàng)參數(shù)水泵自帶橡膠支架，起到降低噪音的作用。通過(guò)2個(gè)Q1860625六角法蘭面螺栓與水泵支架裝配，如圖6-8所示，緊

固力矩為(9~11)N.m。電動(dòng)水泵電器插接件，如圖

6-7所示，位于水泵后蓋上，接插

件為兩線，分別為正極和負(fù)極。二

、

冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成2.

電子風(fēng)扇如圖6-9所示為電子風(fēng)扇，它的作用是提高流經(jīng)

散熱器、冷凝器的空氣流速和流量，以增強(qiáng)散熱器

的散熱能力，并冷卻機(jī)艙其他附件。電子風(fēng)扇采用左右雙風(fēng)扇構(gòu)架，采用半徑為R125mm

、6葉不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的扇葉，采用兩檔調(diào)速風(fēng)扇，雙風(fēng)扇分別由整車電源提供輸入，根據(jù)電

機(jī)、控制器、空調(diào)壓力等參數(shù)由VCU控制雙風(fēng)扇

運(yùn)行。電子風(fēng)扇電器接插件為四線，如圖6-10所

示。高速：兩“+”接正極，兩“-”接負(fù)極低速：兩“+”接正極，一“-”接負(fù)極二

、

冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成3.膨脹水箱膨脹水箱，如圖6-12所示，其作用是為冷卻系統(tǒng)冷

卻液的排氣、膨脹和收縮提供受壓容積，補(bǔ)充冷卻液和緩

沖"熱脹冷縮"的變化，同時(shí)也作為冷卻液加注口。所以膨脹水箱不要加液過(guò)滿。如果膨脹水箱完全用空，就不能僅

僅在罐中加液，需要開啟散熱器蓋檢查液面并添加冷卻液，不然膨脹水箱就失去功用。膨脹水箱位置要高于冷卻系統(tǒng)

的所有部件：目的是當(dāng)冷卻液受熱膨脹至散熱蓋的蒸汽閥打開時(shí)，部分冷卻液隨著高壓蒸汽通過(guò)水管進(jìn)入補(bǔ)償水桶。EV200汽車的膨脹水箱開啟壓力為29~35KPa

，膨脹水箱采用PP材料，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足爆破壓力≥200KPa。膨脹水箱補(bǔ)水端外徑Φ20mm

，溢氣端外徑Φ8mm，膠管安裝時(shí)插接到底。二

、

冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成4.冷卻管路總成目前冷卻管內(nèi)外膠為三元乙丙橡膠(EPDM)，中間層由織物增強(qiáng)，耐溫等級(jí)是Ⅰ級(jí)(125℃)，爆破壓力達(dá)到1.3MPa。冷卻水管壁厚4mm

，端口有安裝定位標(biāo)識(shí)，裝配時(shí)標(biāo)識(shí)

與散熱器上的定位標(biāo)識(shí)對(duì)齊。二

、

冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖6-13所示，冷卻水在流經(jīng)MCU

、充電機(jī)和電機(jī)等熱源時(shí)，

熱源通過(guò)熱傳導(dǎo)將熱量傳遞給冷卻液，高溫冷卻液通過(guò)電動(dòng)

水泵提供的動(dòng)力流經(jīng)散熱器時(shí)將熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)傳遞給散熱

器芯體，冷卻空氣通過(guò)熱對(duì)流將熱量帶走，完成換熱過(guò)程。對(duì)于充電機(jī)是風(fēng)冷式的，該車?yán)鋮s系統(tǒng)的冷卻路徑，如圖6-14所示。

三

、

冷卻系統(tǒng)冷卻原理和路徑冷卻系統(tǒng)由兩個(gè)體系構(gòu)成：冷卻

水回路和冷卻風(fēng)流道。三

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冷卻系統(tǒng)冷卻原理和路徑對(duì)于充電機(jī)是水冷式的，該車?yán)鋮s系統(tǒng)的冷卻路徑，如圖6-15所示：水泵MCU充電機(jī)電機(jī)散熱器水泵工作模式控制單元熱源風(fēng)扇檔位ONOFF充電模式水泵充電器——55℃45℃風(fēng)扇充電器低速65℃60℃高速75℃70℃工作模式水泵電機(jī)控制器——-30℃-35℃電機(jī)——-30℃-35℃風(fēng)扇電機(jī)控制器低速45℃43℃高速50℃48℃電機(jī)低速75℃73℃高速80℃78℃冷卻系統(tǒng)電動(dòng)水泵與散熱器風(fēng)扇都由整車VCU控制，供電源均為低壓蓄電池。VCU通過(guò)控制水泵繼電器使水泵工作運(yùn)行或者關(guān)閉。水泵通過(guò)根據(jù)整車熱源(電機(jī)、電機(jī)

控制器和充電器)溫度進(jìn)行控制。VCU通過(guò)控制高速風(fēng)扇繼電器或者低速風(fēng)扇繼電器，使得風(fēng)扇1和風(fēng)扇2同時(shí)開啟或者關(guān)閉。在充電與工作模式下，冷卻系統(tǒng)具體的控制模式，見表6-1所示。四

、

冷卻系統(tǒng)控制策略1.檢查冷卻系統(tǒng)(1)冷卻液液位檢查純電動(dòng)汽車?yán)鋮s液液位必須定期檢查，如圖6-16所示，檢查冷卻液液位應(yīng)在電機(jī)降溫后檢查，在電動(dòng)機(jī)未完全冷卻時(shí)，打開散熱器蓋，可能會(huì)導(dǎo)致冷卻液噴出，造成嚴(yán)重燙傷。檢查冷

卻液液位與傳統(tǒng)汽車無(wú)區(qū)別，目視檢查。溫馨提示:在打開散熱器蓋之前，必須確認(rèn)電機(jī)、DC-DC、電機(jī)控制器以及散熱器均已冷卻。在冷卻液處于冷狀態(tài)測(cè)量時(shí)，罐內(nèi)的冷卻液的高度應(yīng)保持在

兩條標(biāo)記線之間。五

、

冷卻系統(tǒng)的檢查與加注(2)檢查冷卻系統(tǒng)有無(wú)泄漏現(xiàn)象檢查冷卻系統(tǒng)各管路和各部件接口處有無(wú)泄露現(xiàn)象。溫馨提示:在檢查前機(jī)艙任何部件之前，整車需要下電，將鑰匙關(guān)閉，斷開低壓蓄電池負(fù)極。(3)檢查水泵電源導(dǎo)線,是否有老化,破皮,電源線銅芯外漏等現(xiàn)象。(4)檢查散熱器蓋有無(wú)泄露、軟管處有無(wú)泄漏，芯體是否老化、堵塞。清洗散熱器散熱片是良好傳熱效果所必需的。當(dāng)散熱器和空調(diào)散熱片出現(xiàn)碎屑堆積時(shí)進(jìn)行清洗。在電機(jī)冷卻后，在

散熱器后部(電機(jī)側(cè))使用壓縮空氣來(lái)沖走散熱器或空調(diào)冷凝器的碎屑。注意：嚴(yán)禁使用水槍對(duì)散熱器散熱片噴水清洗。五

、

冷卻系統(tǒng)的檢查與加注2.加注冷卻液如果膨脹水箱中的冷卻液液位位于或低于下限(MIN)刻度線，則應(yīng)添加冷卻液或者蒸餾水，使

液位上升到上限(MAX)刻度線.冷卻液保養(yǎng)建議依據(jù)整車保養(yǎng)里程保養(yǎng)，建議完全更換頻次為每

2年完全更換一次。冷卻液需維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)在整車特約維修點(diǎn)進(jìn)行。EV200加注冷卻液型號(hào)為“-40℃”的E00004003冷卻液，整車加注量風(fēng)冷充電機(jī)車型為3.8L，水冷充電機(jī)車型為4.5L。溫馨提示:只可添加原廠指定型號(hào)的防凍冷卻液。若添加不同型號(hào)的冷卻液，或直接加水，會(huì)使得冷卻系統(tǒng)發(fā)生銹蝕和產(chǎn)生沉淀物。切勿向冷卻系統(tǒng)內(nèi)添加任何防銹劑或其他添加物。因?yàn)椋砑游锟赡芘c冷卻液或電動(dòng)機(jī)組件不相容。五

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冷卻系統(tǒng)的檢查與加注打開膨脹箱蓋、

水箱放水閥著車，運(yùn)

轉(zhuǎn)水泵關(guān)閉膨脹箱蓋排空冷卻系統(tǒng)關(guān)閉放水閥一次加注二次加注加注步驟：故障現(xiàn)象故障部位故障原因解決方案電機(jī)或控

制器過(guò)熱冷卻液缺少冷卻液缺少，未按保養(yǎng)手冊(cè)添加冷卻液溢水罐處添加冷卻液冷卻液泄漏環(huán)箍破壞，水管接口處冷卻液泄漏更換全新環(huán)箍，留存故障件水管破損，水管本身冷卻液泄漏更換全新水管，留存故障件散熱器芯體破環(huán)，芯體處滲漏冷卻液更換散熱器芯體，留存故障件散熱器水室開裂，水室外側(cè)泄漏冷卻液更換散熱器芯體，留存故障件散熱器水室與芯體壓裝不良，接縫處滲漏更換散熱器芯體，留存故障件散熱器放水堵塞丟失，放水孔處滲漏更換散熱器放水堵塞電動(dòng)水泵冷卻液雜質(zhì)，導(dǎo)致電動(dòng)水泵堵轉(zhuǎn)更換系統(tǒng)冷卻液電動(dòng)水泵破損，泵蓋/密封圈/泵輪破環(huán)更換電動(dòng)水泵，留存故障件整車線束故障，虛接/短路/斷路等故障查找線束故障，依據(jù)線束維修手冊(cè)處理更換電動(dòng)水泵，留存故障件控制器保險(xiǎn)絲/繼電器熔斷/插接件腳退針散熱器風(fēng)扇風(fēng)扇控制器/繼電器/插接件針腳退針更換散熱器風(fēng)扇，留存故障件整車線束故障，虛接/短路/斷路等故障查找線束故障，依據(jù)線束維修手冊(cè)處理扇葉破損/斷裂，扇葉不工作更換扇葉，留存故障件電機(jī)/控制器溫度傳感器故障，風(fēng)扇不工作查找電機(jī)/控制器故障，依據(jù)維修手冊(cè)處理散熱器芯體老化，芯管堵塞更換散熱器散熱帶倒伏，影響進(jìn)風(fēng)量更換散熱器水室堵塞，影響冷卻液循環(huán)更換散熱器前杠中網(wǎng)或下格柵進(jìn)風(fēng)口堵塞查找進(jìn)風(fēng)口故障，依據(jù)相應(yīng)維修手冊(cè)處理六

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冷卻系統(tǒng)常見故障及診斷故障現(xiàn)象故障部位故障原因解決方案水泵異響電動(dòng)水泵冷卻液雜質(zhì)，導(dǎo)致電動(dòng)水泵堵轉(zhuǎn)更換系統(tǒng)冷卻液泵輪破壞，造成水泵異響更換電動(dòng)水泵，留存故障件冷卻液缺失，水泵空轉(zhuǎn)補(bǔ)充冷卻液冷卻液排空不徹底，水泵氣蝕冷卻液排空氣處理水泵高速運(yùn)行，控制器或線束故障更換控制器或查找整車線束故障散熱器風(fēng)扇異響散熱器風(fēng)扇扇葉破損/斷裂，扇葉異響更換扇葉，留存故障件護(hù)風(fēng)圈與扇葉摩擦，扇葉異響更換風(fēng)扇總成，留存故障件護(hù)風(fēng)圈進(jìn)入雜質(zhì)，扇葉異響排除雜質(zhì)，確認(rèn)風(fēng)扇無(wú)異常水溫過(guò)高，風(fēng)扇高速運(yùn)行根據(jù)電機(jī)過(guò)熱，排除故障六

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冷卻系統(tǒng)常見故障及診斷2.冷卻系統(tǒng)典型故障診斷(1)故障現(xiàn)象客戶反饋EV200車輛行駛中儀表顯示電機(jī)過(guò)熱故障，車輛行駛幾公里以后，出現(xiàn)限速9公里現(xiàn)象，儀表顯示電機(jī)控制器過(guò)熱。出現(xiàn)此故障后