新能源汽車熱管理系統(tǒng)故障診斷與優(yōu)化維修方案

摘要：由于新能源汽車熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，涉及多種子系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行故障診斷時(shí)，不僅診斷范圍大，而且診斷難度大。因此，維修人員在進(jìn)行故障診斷時(shí)，就需對(duì)各子系統(tǒng)之間的關(guān)系進(jìn)行綜合考慮。為保證汽車能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，合理控溫，熱管理系統(tǒng)故障診斷與維修措施的優(yōu)化就顯得較為關(guān)鍵。據(jù)此，對(duì)新能源汽車熱管理系統(tǒng)的組成及工作原理進(jìn)行剖析，并以較為常見的吉利帝豪系列EV450新能源汽車為例，探究熱管理系統(tǒng)故障診斷與優(yōu)化維修方案。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；熱管理系統(tǒng)；故障診斷；優(yōu)化方案

中圖分類號(hào)：U469.7" 收稿日期：2025-01-08

DOI：1019999/jcnki1004-0226202503027

1 前言

近幾年，新能源汽車的技術(shù)革新為交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。隨著人們對(duì)新能源汽車性能的不斷關(guān)注，對(duì)熱管理系統(tǒng)的建設(shè)也提出了更高的要求。相比于傳統(tǒng)燃油汽車，電池是新能源汽車的主要?jiǎng)恿碓矗徽撌切阅埽€是使用壽命，均對(duì)周圍環(huán)境溫度較為敏感[1]。以鋰離子電池為例，當(dāng)其周圍環(huán)境的溫度過高時(shí)，極易出現(xiàn)熱失控或容量衰減等問題，增加安全風(fēng)險(xiǎn)；而當(dāng)電池處于低溫環(huán)境時(shí)，充電或放電效率也會(huì)明顯降低，對(duì)車輛的續(xù)航里程產(chǎn)生影響[2]。

2 新能源汽車熱管理系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理

如圖1所示，新能源汽車熱管理系統(tǒng)主要由三部分組成，第一部分為駕乘艙熱管理系統(tǒng)，第二部分為動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，第三部分為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)[3]。

a.駕乘艙熱管理系統(tǒng)。此系統(tǒng)中，電動(dòng)渦旋式壓縮機(jī)是核心組件，同時(shí)，還配備了冷凝器（平行式）、蒸發(fā)器（層疊式）和膨脹閥（H型）；此閥前端配備有制冷管電磁[4]。從駕駛艙角度看，當(dāng)不需要制冷時(shí)，電磁閥被關(guān)閉，此時(shí)制冷回路處于被切斷狀態(tài)。由于沒有配備發(fā)動(dòng)機(jī)，故由液暖加熱器（PTC）為駕乘艙加熱。當(dāng)有制熱需求時(shí)，三通電磁閥管路連通，在PTC作用下，冷卻液被加熱，經(jīng)過熱水泵驅(qū)使，進(jìn)入加熱芯體內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)取暖。

b.動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。在這一系統(tǒng)內(nèi)部，需要以工況為基本依據(jù)，決定加熱或制冷，這樣就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力電池的熱管理[5]。以冷卻回路為例，在熱交換集成模塊的支持下，位于駕乘艙位置的制冷系統(tǒng)被喚醒，通過制冷達(dá)到動(dòng)力電池冷處理的效果。在利用制冷系統(tǒng)進(jìn)行制冷時(shí)，熱交換器電磁閥和電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)均處于工作狀態(tài)，制冷循環(huán)工作同步開始。對(duì)于熱交換器而言，其內(nèi)部存在著與蒸發(fā)器相似的制冷劑回路。待動(dòng)力電池外部最低溫度低于某一溫度時(shí)，需借助電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自身產(chǎn)生的熱量對(duì)電池進(jìn)行加熱，最大限度減少動(dòng)力電池所產(chǎn)生的非驅(qū)動(dòng)電耗。在熱管理中，通過對(duì)三通電動(dòng)力電池的熱管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池的加熱。

c.電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)。在新能源汽車系統(tǒng)運(yùn)行過程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的電磁線圈在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，如果不及時(shí)冷卻，就會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正常工作產(chǎn)生影響[6]。不僅如此，不論是電機(jī)控制器/DCDC總成，或是車載充電機(jī)，其內(nèi)部的電子元件在工作期間均要大量放熱，此時(shí)，就需要冷卻液為其降溫。結(jié)合電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)熱管理過程看，在冷卻液循環(huán)的支持下，系統(tǒng)內(nèi)部的一些重要組件均能夠有效散熱。同時(shí)，此系統(tǒng)由多個(gè)結(jié)構(gòu)組成，第一部分為電動(dòng)水泵、溫度傳感器，第二部分為冷卻風(fēng)扇及冷卻液回路，第三部分為冷風(fēng)扇、散熱器，第四部分為三通電磁閥、膨脹罐[7]。

3 案例研究——以吉利EV450電動(dòng)汽車為例

31 PCT加熱水泵故障診斷與優(yōu)化維修方案

311 故障診斷

在汽車正常運(yùn)行中，如果PCT加熱水泵停止工作，那么就會(huì)對(duì)空調(diào)制暖效果產(chǎn)生影響。低溫條件下，由于動(dòng)力電池升溫較慢，故電池輸出功率將受到一定限制。

具體的故障診斷步驟如下：

a.利用故障診斷儀對(duì)A/C空調(diào)控制器對(duì)應(yīng)的故障碼進(jìn)行讀取，若是能夠正常讀取故障碼，就需根據(jù)故障代碼進(jìn)行故障排查。

b.對(duì)PCT加熱水泵進(jìn)行檢查，首先，檢查其保險(xiǎn)絲EF13有無熔斷的現(xiàn)象。如果已經(jīng)熔斷，那么就需對(duì)線路的短路情況進(jìn)行檢查，同時(shí)對(duì)保險(xiǎn)絲進(jìn)行更換。其次，檢查它的供電有無異常，將連接器CA72斷開，把啟動(dòng)開關(guān)旋至“ON”位置，對(duì)搭鐵與CA72中的3號(hào)端子之間的電壓進(jìn)行測(cè)量，需保持在11～14 V之間。最后，對(duì)泵的搭鐵（記作M）正常與否做檢查，同時(shí)，打開開關(guān)，以M和CA72中的1號(hào)端子之間為測(cè)量區(qū)域，測(cè)量該區(qū)的阻值，數(shù)值需小于1 Ω。

c.以A/C控制器為起點(diǎn)，將它和PCT電加熱泵之間作為檢查區(qū)域，重點(diǎn)檢查項(xiàng)目為控制線束。同時(shí)，從A/C控制器中找出連接（IP80），將其斷開，以M和CA72中的2號(hào)端子之間為測(cè)量區(qū)域，測(cè)量該區(qū)的阻值，數(shù)值需小于1 Ω。

d.更換結(jié)構(gòu)：PTC加熱水泵。

e.更換結(jié)構(gòu)：A/C控制器。

312 優(yōu)化維修方案

a.維修流程優(yōu)化。

建立標(biāo)準(zhǔn)化維修流程手冊(cè)：制定PCT加熱水泵維修流程手冊(cè)，包括由故障診斷到維修結(jié)束的各個(gè)步驟，如檢測(cè)工具的使用規(guī)范、零部件的拆解及安裝步驟、檢驗(yàn)及維修標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，讓維修人員能夠?qū)S修過程及標(biāo)準(zhǔn)有清晰的認(rèn)識(shí)。

設(shè)置維修時(shí)間節(jié)點(diǎn)：為PTC加熱水泵的各個(gè)維修步驟設(shè)置恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間節(jié)點(diǎn)，如PTC加熱水泵故障診斷需在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)結(jié)束，零部件的更換需在某個(gè)時(shí)間段完成，以此提高維修質(zhì)量及效率。

b.配件管理優(yōu)化。

針對(duì)新能源汽車（如吉利EV450）與PCT加熱水泵有關(guān)的易損配件，構(gòu)建庫存預(yù)警系統(tǒng)。結(jié)合已有的維修數(shù)據(jù)，對(duì)庫存數(shù)量進(jìn)行合理設(shè)定。當(dāng)庫存量不足時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提示補(bǔ)貨。

c.維修技術(shù)的提升與優(yōu)化。

建立一個(gè)基于維修技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)交流平臺(tái)，由各個(gè)優(yōu)秀維修人才將維修PTC加熱水泵的經(jīng)驗(yàn)在平臺(tái)中分享，共同針對(duì)維修中遇到的疑難問題進(jìn)行互動(dòng)交流，獲得最佳解決辦法。通過此種經(jīng)驗(yàn)共享，從根本上提高維修人員的專業(yè)維修水平。

32 冷卻風(fēng)扇低速擋不工作的故障診斷與優(yōu)化維修方案

321 故障診斷

在空調(diào)制冷系統(tǒng)和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，不管是冷凝器，還是散熱器，在工作過程中，均要通過2個(gè)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行散熱。而冷卻風(fēng)扇的低、高速則分別由低、高速擋繼電器來控制[8]。當(dāng)冷卻風(fēng)扇無法正常工作時(shí)，車載充電機(jī)或驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將會(huì)出現(xiàn)溫度過高的現(xiàn)象，制冷系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)壓力過高的現(xiàn)象，導(dǎo)致制冷效果不理想。

相關(guān)故障診斷流程如下：

a.利用故障診斷儀對(duì)A/C空調(diào)控制器對(duì)應(yīng)的故障碼進(jìn)行讀取，若是能夠正常讀取故障碼，就需根據(jù)故障代碼進(jìn)行故障排查。

b.對(duì)整輛車控制器VCU進(jìn)行檢查，并將保險(xiǎn)絲SF08或EF09作為重點(diǎn)檢查對(duì)象，觀察其是否存在熔斷現(xiàn)象；如果已經(jīng)熔斷，則對(duì)線路短路進(jìn)行檢查，同時(shí)將保險(xiǎn)絲更換。

c.以冷卻風(fēng)扇為檢查對(duì)象，觀察其電源供電有無異常，將啟動(dòng)開關(guān)關(guān)閉，同時(shí)，將冷卻風(fēng)扇1內(nèi)部的連接器（CA30b）斷開，同時(shí)把啟動(dòng)開關(guān)調(diào)節(jié)至“ON”位置，同時(shí)，對(duì)搭鐵與CA30中的1號(hào)端子之間的電壓進(jìn)行測(cè)量，其值應(yīng)在11～14 V之間。

d.在冷卻風(fēng)扇中，對(duì)搭鐵有無異常進(jìn)行檢查，將啟動(dòng)開關(guān)關(guān)閉，對(duì)搭鐵與CA30b中的3號(hào)端子之間的電阻進(jìn)行測(cè)量，其值需在1 Ω以內(nèi)。

e.檢查位置1：低速繼電器（型號(hào)：ER12），位于冷卻風(fēng)扇內(nèi)。

f.檢查位置2：主繼電器（型號(hào)：ER05），位于冷卻風(fēng)扇內(nèi)。

g.更換對(duì)象1：冷卻風(fēng)扇。

h.更換對(duì)象2：VCU控制器。

322 優(yōu)化維修方案

a.維修工具及設(shè)備的優(yōu)化。在維修中使用高精度萬用表，便于準(zhǔn)確記錄冷卻風(fēng)扇電路中的電壓值、電流值和電阻值等相關(guān)參數(shù)，可對(duì)冷卻風(fēng)扇電路故障點(diǎn)進(jìn)行快速定位。同時(shí)，利用專業(yè)冷卻風(fēng)扇電路檢測(cè)設(shè)備，如風(fēng)扇電機(jī)故障診斷儀，對(duì)電機(jī)性能參數(shù)做出全面檢測(cè)，對(duì)電機(jī)有無內(nèi)部故障做出準(zhǔn)確判斷，提高維修質(zhì)量與效率[9]。

b.維修工藝的優(yōu)化。在對(duì)冷卻風(fēng)扇電路中，需采用相對(duì)好的裝配工藝，例如，在進(jìn)行VCU控制器更換時(shí)，需確保該設(shè)備安裝的精度，提高該設(shè)備的性能及使用壽命。在進(jìn)行冷卻風(fēng)扇更換時(shí)，需在安裝后進(jìn)行性能檢驗(yàn)[10]。

c.維修后的測(cè)試及驗(yàn)證。當(dāng)所有冷卻風(fēng)扇障礙維修結(jié)束后，需開展全面測(cè)試。首先，開展靜態(tài)測(cè)試，對(duì)故障維修后的電路連接正常與否進(jìn)行檢查，并檢查每個(gè)部件的安裝是否牢固；然后，開展動(dòng)態(tài)測(cè)試，將車輛啟動(dòng)，對(duì)冷卻風(fēng)扇低速擋在各種溫度情況下可否正常運(yùn)行。例如，對(duì)不同工況進(jìn)行模擬，以保證風(fēng)扇可在不同溫度下正常工作[11]。

4 結(jié)語

在新能源汽車中，熱管理系統(tǒng)是最為核心的管理系統(tǒng)。本文將相關(guān)理論與實(shí)踐結(jié)合起來，以吉利EV450新能源汽車為例，對(duì)其熱管理系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理進(jìn)行介紹。在檢修該車型熱管理系統(tǒng)的過程中，要了解熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及工作原理，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)與熱管理相關(guān)的故障做出診斷，并選擇合適的維修方案，從而提高整車的安全性能。

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作者簡(jiǎn)介：

牛家驊，男，1990年生，講師，研究方向?yàn)樾履茉雌薰收显\斷與排除。