新能源汽车动力电池与充电系统检修-项目4-新能源汽车动力电池冷却系统课件.pptx
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1、 新能源汽车动力电池与充电系统检修 项目4 新能源汽车动力电池冷却系统任务1 动力电池冷却系统认知 任务1 1 动力电池冷却系统认知知识目标(1)能够描述动力电池的发热原因与冷却系统作用;(2)能够描述动力电池冷却系统的冷却形式。技能目标(1)能够认识动力电池冷却系统的结构组成。素养目标(1)能够制订工作计划,独立完成工作学习任务。(2)能够在工作过程中,与小组其他成员合作、交流并进行学习任务分工,具备团队合作和安全操作的意识。(3)养成服从管理,规范作业的良好工作习惯。(4)培养安全工作的习惯。教学目标 任务1 1 动力电池冷却系统认知一、任务导入二、获取信息三、任务实施学习目录四、任务考核
2、 任务1 1 动力电池冷却系统认知 任务导入手机电池长时间充电会发烫,新能源汽车的动力电池也会发热吗?如果会,是否需要冷却系统吗?任务1 1 动力电池冷却系统认知引导问题1:动力电池会像手机电池一样发热吗?获取信息1.动力电池的发热原因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个:电池化学反应生热、电池极化生热、过充电
3、副反应生热以及内阻焦耳热。任务1 1 动力电池冷却系统认知获取信息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4-1-1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。表4-1-1 放电前后电池箱电池温度对照 任务1 1 动力电池冷却系统认知获取信息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。
4、(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4-1-1是动力电池组的热管理系统示意图,热管理系统可以根据需要对电池组进行冷却或加热。图4-1-1 动力电池组热管理系统组成示意图 任务1 1 动力电池冷却系统认知引导问题2:动力电池冷却系统的冷却形式有哪些?获取信息除了极少数车型没有采用冷却系统以外,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4-1-2所示,主要部件包括散热器、膨胀壶、电子水泵、
5、VCU(或HPCM2,混动车型)、冷却液控制阀、加热器和冷却管路等。图4-1-2 水冷式动力电池冷却系统 任务1 1 动力电池冷却系统认知获取信息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。以下介绍冷却系统关键部件电动水泵和电子风扇。电动水泵如图4-1-3所示,冷却液循环的动力元件,对冷却液加压,促使冷却液在冷却系统中循环,带走系统散发的热量。图4-1-3 电动水泵 任务1 1 动力电池冷却系统认知获取信息 电子风扇如图4-1-4
6、所示,作用是提高流经散热器、冷凝器的空气流速和流量,以增强散热器的散热能力,并冷却机舱其他附件。图4-1-4 电子风扇 任务1 1 动力电池冷却系统认知获取信息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4-1-3所示。图4-1-3 纯电动汽车电池组风冷系统结构 任务1 1 动力电池冷却系统认知获取信息冷却空气在动力电池模块中的流动有串行、并行通风等几种方式。(1)串行通风结构风冷电池模块采用如图4-1-4的串行通风结构。在该散热模式下,冷空气从左侧吹入从右侧吹出。空气在流动过程中不断地被加热,所以右侧的冷却效果比左侧要差,电池箱内电池组温度从左到右依次升高。目前该技术应用在第一代丰田
7、Prius等车型。图4-1-4 电池模块串行通风示意图 任务1 1 动力电池冷却系统认知获取信息(2)并行通风结构并行通风结构如图4-1-5所示。并行通风方式可以使得空气流量在电池模块间更均匀地分布。需要对进排气通道、电池布置位置进行很好的设计。其楔形的进排气通道使得不同模块间缝隙上下的压力差基本保持一致,确保吹过不同电池模块的空气流量的一致性,从而保证了电池组温度场分布的一致性。图4-1-5 电池模块并行通风示意图 任务1 1 动力电池冷却系统认知获取信息(3)冷却风扇控制双模式混合动力电池装备有一个冷却风扇和电池冷却通风导管,电池控制模块使用4个传感器探测电池温度,还有2个传感器探测空气温
8、度,根据温度信号以及风扇转速信号,控制模块通过PWM信号来调节风扇转速,电池组工作温度超出正常范围时,系统启动电池冷却风扇(图4-1-6)。图4-1-6 动力电池冷却风扇 任务1 1 动力电池冷却系统认知任务实施1.实施要求本任务主要认识新能源汽车冷却系统的组成元件。内容包括:(1)认识冷却系统。2.实施准备(1)防护装备:常规实训装备(2)车辆、台架、总成:北汽新能源EV160整车或其他同类车型(3)专用工具、设备:(4)手工工具:无(5)辅助材料:任务1 1 动力电池冷却系统认知任务实施3.实施步骤(1)北汽EV160冷却系统为水冷,由储液壶、散热水箱、电子水泵、驱动电机、驱动电机控制器、
9、PDU以及水管,如图4-1-7所示。a)储液壶b)电子水泵c)驱动电机控制器图4-1-7 EV160冷却系统的组成 任务1 1 动力电池冷却系统认知任务实施(2)储液壶能看到冷却液的液位,电子水泵工作带动冷却液从散热水箱到驱动电机控制器,再从驱动电机控制器流向PDU,再从PDU的出水口流向驱动电机、驱动电机的出水口连接散热器,高温的冷却液经散热器降温。(3)北汽EV160冷却系统没有配备暖风水箱。任务1 1 动力电池冷却系统认知任务考核 1、判断题(1)动力电池的性能与电池温度没有什么影响。()(2)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
10、善其运行效率并提高电池组的寿命。()(3)目前国内常见的全部新能源汽车的电机及控制器都采用冷却系统。()(4)只要是有动力电池的汽车,就一定会有动力电池冷却系统。()(5)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。()(6)水冷式动力电池系统的冷却效果优于风冷式动力电池系统。()(7)风冷式动力电池的冷却方式有串行、并行通风等几种方式。()任务1 1 动力电池冷却系统认知任务考核 2、选择题(1)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()个。A、5 B、4
11、 C、3 D、2 (2)除了极少数车型没有采用冷却系统以外,目前应用在动力电池上的冷却方式有()和()两种。答案是()A、风冷,油冷 B油冷、水冷 C、水冷、风冷 D、以上都不正确(3)不属于水冷式动力电池冷却系统的主要部件的是()。A、中冷器 B、电子水泵 C、冷却管路 D、冷却液控制阀 任务2 动力电池冷却系统检修 任务2 2 动力电池冷却系统检修知识目标(1)能够描述纯电动汽车动力电池冷却系统的结构组成;(2)能够描述混合动力汽车动力电池冷却系统的结构组成。技能目标(1)能够进行冷却系统冷却液泵的更换;(2)能够进行冷却系统电子风扇的更换。素养目标(1)能够制订工作计划,独立完成工作学习
12、任务。(2)能够在工作过程中,与小组其他成员合作、交流并进行学习任务分工,具备团队合作和安全操作的意识。(3)养成服从管理,规范作业的良好工作习惯。(4)培养安全工作的习惯。教学目标 任务2 2 动力电池冷却系统检修一、任务导入二、获取信息三、任务实施学习目录四、任务考核 任务2 2 动力电池冷却系统检修 任务导入一辆北汽EV160纯电动汽车的动力电池冷却水泵有故障,需要排除,你能完成这项任务吗?任务2 2 动力电池冷却系统检修引导问题1:纯电动汽车动力电池冷却系统由哪些结构组成?获取信息荣威E50冷却系统分为2个独立的系统,分别是电源逆变器(PEB)/驱动电机冷却系统、动力电池冷却系统(ES
13、S)。冷却系统利用热传导的原理,通过冷却液在各个独立的冷却系统回路中循环,使驱动电机、PEB和动力电池保持在最佳的工作温度。冷却液是50%的水和50%的有机酸技术(OAT)的混合物。冷却液要定期更换才能保持其最佳效率和耐腐蚀性。注意:冷却液会损坏油漆表面。如果冷却液溢出,要迅速擦掉冷却液并清水冲洗。任务2 2 动力电池冷却系统检修获取信息以下介绍动力电池冷却系统,电源逆变器(PEB)/驱动电机冷却系统在驱动电机中介绍。1.动力电池冷却系统结构组成动力电池冷却系统(ESS)组件如图4-2-1所示。图4-2-1 荣威E50动力电池冷却系统组件 任务2 2 动力电池冷却系统检修获取信息(1)冷却液泵
14、整个冷却系统2个电子水泵,分别是PEB/驱动电机冷却液泵和动力电池冷却液泵。动力电池冷却器冷却泵通过安装支架,并由2个螺栓固定在车身底盘上,经由其运转来循环动力电池冷却系统。(2)冷却液软管橡胶冷却液软管在各组件间传送冷却液,弹簧卡箍将软管固定到各组件上。动力电池冷却系统(ESS)软管布置在前舱内和后地板总成下。(3)膨胀水箱动力电池冷却系统(ESS)配有卸压阀的注塑冷却液膨胀水箱,膨胀水箱安装在PEB托盘上,溢流管连接到电池冷却器出液管上,出液管连接到冷却水管三通上。膨胀水箱外部带有“MAX”和“MIN”刻度标示,便于用户观察冷却液液位。任务2 2 动力电池冷却系统检修获取信息(4)散热器和
15、冷却风扇散热器都是一个两端带有注塑水箱的铝制横流式散热器。散热器的下部位于紧固在前纵梁的支架所支承的橡胶衬套内。散热器的顶部位于水箱上横梁支架所支承的橡胶衬套内,支承了冷却风扇总成,空调(A/C)冷凝器。空调(A/C)冷凝器安装在散热器后部,由4个螺栓固定至冷却风扇罩上。冷却风扇和驱动电机总成及风扇低速电阻安装在空调(A/C)冷凝器后部的风扇罩上。“吸入”式风扇抽取空气通过散热器。(5)冷却液温度传感器冷却液温度传感器安装在散热器右侧前部,内含一个封装的负温度系数(NTC)热敏电阻,该电阻与PEB/驱动电机冷却系统冷却液相接触,是分压器电路的一部分。该电路由额定的5伏电源、一个PEB控制模块内
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