电动冷却系统与传统的冷却系统之间的结构和原理有很大差别,这就系统地导致了热源及其散热方式的不同。纯电动汽车关键零部件如电池、电机、电机控制器及充电机的效率不能达100%,在能量转化过程中产生大量的热量,这些产生的热量如果不能够及时地散发出去,将导致车辆限扭运行甚至导致零件的损坏。
冷却系统主要由冷却水泵、膨胀罐、散热器、散热器风扇、冷却液传感器、冷却管路等组成。
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不同的车型有不同的电动冷却系统结构。如图4-1所示,荣威E50的电动冷却系统分为2个独立的系统,分别是PEB/驱动电机冷却系统(图4-2)和高压电池包冷却系统(ESS)(图4-3)。
图4-1 2个独立的系统
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和高压电池包保持在最佳的工作温度。冷却液是50%的水和50%的有机酸技术防冻液(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。
图4-2 驱动电机冷却系统零部件
A—电力电子箱(PEB)进液口;B—电力电子箱(PEB)出液口;C—驱动电机出液口;D—驱动电机进液口;1—散热器;2—冷却风扇罩;3—冷却风扇;4—冷却风扇低速电阻;5—散热器溢流管;6—软管-膨胀水箱到散热器;7—膨胀水箱-驱动电机;8—驱动电机冷却水泵安装支架;9—软管-水泵到PEB;10—冷却水泵-驱动电机;11—软管-PEB到驱动电机;12—软管-水泵到散热器;13—软管-驱动电机到散热器
图4-3 动力电池冷却系统零部件
A—电池冷却器低压空调管接口;B—电池冷却器高压空调管接口;C—高压电池包冷却液出液口;D—高压电池包冷却液进液口;1—膨胀水箱-高压电池包;2—软管-膨胀水箱到冷却水管三通;3—电池冷却器低压空调管;4—电池冷却器高压空调管;5—软管-高压电池包到冷却水管三通;6—软管-电池冷却器到高压电池包;7—软管-冷却水管三通到水泵;8—高压电池包冷却水泵安装支架;9—冷却水泵-高压电池包;10—软管-水泵到电池冷却器
1.冷却系统功能
电动汽车冷却系统的功用是将电机、电机控制器及充电机产生的热量及时散发出去,保证其在要求的温渡范围内稳定高效地工作。
驱动电机转子高速旋转会产生高温,热量通过机体传递,如果不加以降温,驱动电机无法正常工作,所以驱动电机机体内设置有冷却液道,通过冷却液的循环与外界进行热交换。这样能将驱动电机的工作温度保持在一定范围内,防止驱动电机过热。
车载充电机工作时将高压交流电转化成高压直流电,其转化过程中也会产生大量的热量,因此车载充电机内部也有冷却液道,通过冷却液的循环降低车载充电机的工作温度。
电机控制器不但控制驱动电机的高压三相供电,还要将动力电池的高压直流电转化成低压直流电为铅酸蓄电池充电。在此过程中也会产生热量,需要通过冷却液循环散热。
2.冷却系统工作原理
(1)电动水泵。
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电动水泵由低压电路驱动,为冷却液的循环提供压力。在电动水泵的驱动下冷却液在管路中的流向如图4-4所示。
图4-4 冷却系统
(2)膨胀罐。膨胀罐总成是一个透明塑料罐,类似于前风窗玻璃清洗剂罐。膨胀罐总成通过水管与散热器连接。随着冷却液的温度逐渐升高并膨胀,部分冷却液因膨胀而从散热器和驱动电机中流入膨胀罐总成。散热器和液道中滞留的空气也被排入膨胀罐总成。
车辆停止后,冷却液自动冷却并收缩,先前排出的冷却液则被吸回散热器,从而使散热器中的冷却液一直保持在合适的液面,并提高冷却效率。
当冷却系统处于冷态时,冷却液面应保持在膨胀罐总成上的L(最低)和F(最高)标记之间。
(3)冷却风扇。冷却风扇总成安装在机舱内散热器的后部,它可增加散热器和空调冷凝器的通风量,从而有助于加快车辆低速行驶时的冷却速度。
风扇采用双风扇、高低速的控制模式,通过两个不同的电机驱动扇叶。冷却风扇由整车控制模块(VCU)利用冷却风扇低速继电器和冷却风扇高速继电器直接控制,在低速电路中,采用串联调速电阻的方式来改变风扇的转速。
电动冷却系统电气原理框图见图4-5。
图4-5 电动冷却系统电气原理框图