《新能源汽车动力电池与驱动电机》学生手册 任务3-1 动力电池冷却系统检修 学生手册.docx
《新能源汽车动力电池与驱动电机》学生手册项目一动力电池
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任务3动力电池冷却系统检修
提出任务
提出任务
你的客户询问纯电动汽车需要加冷却液吗？动力电池会像手机电池一样，长时间充电会发烫吗？作为新能源汽车的售后服务人员，你能否回答这些问题？如果冷却系统出现故障，你能进行检修吗？
任务
任务要求
一知识要求
一
1.能够描述新能源汽车冷却系统的作用；
2.能够描述动力电池的生热机理与冷却系统的作用；
3.能够描述动力电池的冷却形式；
4.能够描述典型车型动力电池冷却系统的结构原理。
二能力要求
二
1.能进行动力电池冷却系统压力测试；
2.能进行动力电池冷却系统膨胀箱盖压力测试；
3.能进行动力电池冷却液的排空与加注；
4.能够进行动力电池冷却水泵拆装。
相关知识
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1.新能源汽车冷却系统的作用
汽车的冷却系统是保证汽车动力驱动系统性能重要部分，是动力驱动系统能够正常工作的重要基础，冷却系统的技术水平及工作状况直接影响汽车性能指标。汽车冷却系统控制受到了汽车行驶工况、行驶环境的多个因素影响，是较为复杂的控制对象，除了冷却系统的本体外，其控制方法的优劣也直接影响着冷却系统性能。
新能源汽车（纯电动和混合动力汽车）的动力电池、电机、电机控制器等部件在工作中会产生大量的热量，部件的过热会严重影响其工作性能。另外，动力电池组最佳工作温度约23～24℃，温度并非越低越好，在低温的环境下需要对动力电池组进行加热，保持合适的工作温度。因此新能源汽车与传统汽车一样，也必须采用冷却系统。
2.动力电池的生热机理与冷却系统的作用
（1）动力电池的生热机理
动力电池作为电动汽车的动力能源，其充电、做功的发热一直阻碍着电动汽车的发展。动力电池的性能与电池温度密切相关。40～50℃以上的高温会明显加速电池的衰老，更高的温度(如120～150℃以上)则会引发电池热失控。
以下以镍氢电池为例，介绍电池发热的原因。
镍氢电池电化学反应原理决定了镍氢电池在充放、电过程中的生热。生热因素主要有4项：电池化学反应生热、电池极化生热、过充电副反应生热以及内阻焦耳热。
如果把电池内部所有的物质(如活性物质、正极和负极、隔板等)假定为一个具有相同特性的整体，电池内部的热传导性非常好，使电池内部单元等温。但由于电池壳体基本不产生热量,因而其温度与电池内部的温度非常接近。由表1-3-1可以看出，电池经过变电流充放工况后，电池的最高温度和最低温度与电池平均温度之差在4.2℃左右,电池的最高温度在35.5℃左右。
放电前后电池箱电池温度对照 表1-3-1
工况
最高温度(℃)
最低温度(℃)
平均温度(℃)
放电前
30.2
29.2
29.7
放电后
35.5
32.3
33.9
（2）动力电池冷却系统的作用
动力电池组的工作状态包括:
1）电池组在充放电时会释放一定的热量，故需要对电池组进行冷却。
2）在低温环境下，需要对电池组进行加热处理，以提高运行效率。
动力电池组采用冷却系统的作用是：
通过对动力电池组冷却或加热，保持动力电池组较佳的工作温度，以改善其运行效率并提高电池组的寿命。图1-3-1是高压动力电池组的热管理系统组成示意图，热管理系统可以根据需要对电池组进行冷却或加热。
需要特别说明的是，目前国内常见的绝大多数新能源汽车的电机及控制器都采用冷却系统，但动力电池的冷却系统除了少数车型（如荣威汽车）以外，基本上都没有专门的冷却系统，这是因为：
一方面由于冷却系统增加了电池组的体积，或会消耗了电池的一部分能量；另一方面是国内车型对动力电池的材料进行改进，以及利用控制程序进行修正，对电池工作环境要求不高。当然，这会以损耗电池寿命为代价的。
图1-3-1高压动力电池组热管理系统组成示意图
电池组的热管理系统工作原理如图1-3-2及动画所示。
图1-3-2电池组的热管理系统工作原理
3.动力电池的冷却形式
目前应用在动力电池上的冷却方式有水冷和风冷两种。
（1）水冷动力电池冷却系统
水冷动力电池冷却系统结构如图1-3-3所示，主要部件包括散热器、膨胀壶、电子水泵、VCU(或HPCM2，混动车型)、冷却液控制阀、加热器和冷却管路等。
图1-3-3水冷式动力电池冷却系统
水冷动力电池冷却系统优点是：电池平均能量效率高；电池模块结构紧凑；冷却效果优异；能集成电池加热组件，解决了在环境温度很低的情况下，加热电池的问题。
缺点是：系统复杂，多了很多部件，如水泵、阀、低温水箱，成本增加。
（2）风冷动力电池冷却系统
风冷动力电池冷却系统结构如图1-3-4所示。
图1-3-4纯电动汽车电池组风冷系统结构
冷却空气在动力电池模块中的流动有串