北汽EX360車?yán)鋮s系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修

福建船政交通職業(yè)學(xué)院 黃林火

1 北汽EX360車?yán)鋮s系統(tǒng)的工作原理

純電動(dòng)汽車在使用過(guò)程中，相關(guān)電器系統(tǒng)中功率的損耗會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，為了保證系統(tǒng)的正常工作，應(yīng)使各部件工作在一定的溫度范圍內(nèi)，所以純電動(dòng)汽車必須裝備冷卻系統(tǒng)，對(duì)發(fā)熱的部件進(jìn)行冷卻。北汽EX360車在運(yùn)行過(guò)程中主要的發(fā)熱部件有：驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器（MCU）和電力分配單元（PDU）。PDU中的主要發(fā)熱組件為車載充電機(jī)（OBC）和DC/DC直流轉(zhuǎn)換模塊。該車?yán)鋮s系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 冷卻系統(tǒng)工作原理

水泵將冷卻液加壓后送至MCU水道，然后進(jìn)入PDU水道，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)水道流入散熱器，散熱器對(duì)已經(jīng)吸收熱量的冷卻液進(jìn)行散熱，冷卻后的冷卻液再次被吸回水泵，如此循環(huán)對(duì)系統(tǒng)相關(guān)部件進(jìn)行散熱。

水泵及散熱風(fēng)扇的運(yùn)行都由整車控制器（VCU）控制。VCU通過(guò)采集MCU、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、PDU的溫度信息，判斷各部件的冷卻需求，并及時(shí)開(kāi)啟水泵及散熱風(fēng)扇。

散熱器后方安裝了2個(gè)散熱風(fēng)扇，冷卻系統(tǒng)根據(jù)采集到的溫度情況及冷卻需求，控制散熱風(fēng)扇的速運(yùn)行速度。

散熱器旁并聯(lián)補(bǔ)水罐，通過(guò)2根水管分別與散熱器上方水管和下方水管連接。當(dāng)車輛運(yùn)行冷卻液溫度升高時(shí)，冷卻液膨脹，可以先排到補(bǔ)水罐里；當(dāng)溫度降低時(shí)，補(bǔ)水罐內(nèi)冷卻液通過(guò)底部水管流回到系統(tǒng)中。當(dāng)系統(tǒng)的冷卻液不足時(shí)，通過(guò)補(bǔ)水罐蓋可添加冷卻液，冷卻系統(tǒng)中的空氣也可通過(guò)補(bǔ)水罐與散熱器上方連接的水管排到補(bǔ)水罐。為方便排放冷卻液，在散熱器下方設(shè)置了排空閥。

2 水泵與散熱風(fēng)扇控制電路

2.1 水泵控制電路

水泵控制電路如圖2所示，電流從蓄電池的正極經(jīng)熔絲MF02（100 A）后到達(dá)前艙電器盒，在前艙電器盒經(jīng)過(guò)熔絲MB02（15 A）后到達(dá)水泵繼電器，水泵繼電器的工作電路通過(guò)端子30和端子87連接到水泵電機(jī)的正極，經(jīng)水泵電機(jī)負(fù)極回到蓄電池負(fù)極。水泵繼電器的控制電路（線圈端）由VCU控制，當(dāng)控制端子115為低電位（0 V）時(shí)，水泵繼電器線圈有電流通過(guò)，線圈產(chǎn)生吸力，接通水泵電機(jī)電路，水泵工作；當(dāng)控制端子115為高電位（12 V～14 V）時(shí)，線圈無(wú)電流通過(guò)，水泵繼電器不閉合，水泵不工作。

2.2 散熱風(fēng)扇控制電路

圖2 水泵控制電路

散熱風(fēng)扇控制電路如圖3所示，電流從蓄電池的正極經(jīng)熔絲MF02（100 A）后進(jìn)入前艙電器盒內(nèi)，在前艙電器盒內(nèi)電路分為2路，一路經(jīng)熔絲SB02（20 A）后進(jìn)入風(fēng)扇繼電器1（高速風(fēng)扇繼電器），一路經(jīng)熔絲SB03（20 A）后進(jìn)入風(fēng)扇繼電器2（低速風(fēng)扇繼電器），風(fēng)扇繼電器1控制散熱風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)扇繼電器2控制散熱風(fēng)扇低速運(yùn)轉(zhuǎn)，其控制原理基本相同。以風(fēng)扇繼電器1控制為例，蓄電池電源經(jīng)熔絲SB02后進(jìn)入風(fēng)扇繼電器1，在風(fēng)扇繼電器1中電路繼續(xù)分成2路，一路為工作電路，另一路為控制電路。在工作電路中，電流經(jīng)風(fēng)扇繼電器端子30和端子87，分別到散熱風(fēng)扇1和散熱風(fēng)扇2高速運(yùn)行端子，經(jīng)散熱風(fēng)扇高速電機(jī)后搭鐵，最終回到蓄電池負(fù)極。在控制電路中，蓄電池電源經(jīng)風(fēng)扇繼電器1線圈后進(jìn)入VCU端子V120，當(dāng)端子V120為低電位（0 V）時(shí)，線圈中有電流流過(guò)，工作電路接通，散熱風(fēng)扇1和散熱風(fēng)扇2高速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)端子V120為高電位（12 V～14 V）時(shí)，線圈中無(wú)電流流過(guò)，工作電路斷開(kāi)，散熱風(fēng)扇1和散熱風(fēng)扇2停止高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖3 散熱風(fēng)扇控制電路

3 水泵及散熱風(fēng)扇控制策略

水泵及散熱風(fēng)扇控制策略見(jiàn)表1所列。

只要電機(jī)控制器（主要發(fā)熱部件為絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管IGBT）溫度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度、車載充電機(jī)的溫度（在電力分配單元PDU內(nèi)）中，有1個(gè)達(dá)到閥值，水泵就開(kāi)始運(yùn)行，當(dāng)3個(gè)部件都低于其溫度閥值，水泵停止工作。

只要電機(jī)控制器（主要發(fā)熱部件為絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管IGBT）溫度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度、車載充電機(jī)的溫度（在電力分配單元PDU內(nèi)）中，有1個(gè)達(dá)到閥值，散熱風(fēng)扇就開(kāi)始低速運(yùn)行或高速運(yùn)行，當(dāng)3個(gè)部件都低于其溫度閥值，散熱風(fēng)扇停止工作。散熱風(fēng)扇的運(yùn)行還受到空調(diào)系統(tǒng)制冷劑壓力的影響，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)制冷劑壓力達(dá)到閥值，觸發(fā)散熱風(fēng)扇低速運(yùn)行或高速運(yùn)行。

如果電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的溫度超過(guò)閥值且冷卻系統(tǒng)工作無(wú)法實(shí)現(xiàn)降溫，車輛將采取降低功率或停止扭矩輸出，以保護(hù)車輛安全。

4 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置及主要部件

4.1 北汽EX360車?yán)鋮s系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置

北汽EX360車?yán)鋮s系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置如圖4所示。

4.2 冷卻系統(tǒng)主要部件

（1）水泵。北汽EX360車采用離心式水泵。由于純電動(dòng)汽車沒(méi)有傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)，所以該車水泵的驅(qū)動(dòng)方式為電機(jī)驅(qū)動(dòng)。水泵連接器的端子1為水泵電機(jī)正極，端子2為水泵電機(jī)負(fù)極。

（2）散熱器及散熱風(fēng)扇總成。冷卻液在散熱器內(nèi)從左到右、從上到下流動(dòng)，以此增加冷卻液在散熱器內(nèi)停留的時(shí)間，延長(zhǎng)熱交換時(shí)間。散熱器外部布滿了散熱器翅片，以此增大散熱面積，提高熱交換效率。散熱風(fēng)扇置于散熱器后方，其功用是強(qiáng)制空氣吹過(guò)散熱器，以增強(qiáng)散熱器的散熱能力，加速冷卻液的冷卻，保證電機(jī)控制器，電力分配單元和驅(qū)動(dòng)電機(jī)始終工作在正常溫度范圍。

（3）補(bǔ)水罐。當(dāng)車輛運(yùn)行時(shí)，冷卻液溫度上升，體積膨脹，部分冷卻液進(jìn)入補(bǔ)水罐；當(dāng)車輛停止運(yùn)行，冷卻液溫度下降，冷卻液體積收縮，部分冷卻液又

從補(bǔ)水罐進(jìn)入散熱器內(nèi)。當(dāng)更換冷卻液時(shí)，可以從補(bǔ)水罐蓋給冷卻系統(tǒng)添加冷卻液。

表1 水泵及散熱風(fēng)扇控制策略

圖4 北汽EX360車?yán)鋮s系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置

5 冷卻系統(tǒng)常見(jiàn)故障排除

5.1 北汽EX360車?yán)鋮s系統(tǒng)相關(guān)故障代碼

當(dāng)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)故障檢測(cè)儀讀取故障代碼，從而縮小故障診斷范圍。北汽EX360車?yán)鋮s系統(tǒng)相關(guān)故障代碼見(jiàn)表2所列。

5.2 冷卻系統(tǒng)無(wú)故障代碼的故障診斷

北汽EX360車?yán)鋮s系統(tǒng)常見(jiàn)無(wú)故障代碼故障見(jiàn)表3所列。

表2 北汽EX360車?yán)鋮s系統(tǒng)相關(guān)故障代碼

表3 北汽EX360車?yán)鋮s系統(tǒng)無(wú)故障代碼故障