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宝马F49PHEV混合动力电动车-高压蓄电池第二篇-冷却

宝马F49PHEV混合动力电动车-高压蓄电池第二篇-冷却

发布日期:2019-07-16 作者: 点击:

高压蓄电池排气单元

▼ 排气单元

排气单元有两项任务。第一项任务是补偿高电压蓄电池单元内部和外部之间的较大压力差。只有某一蓄电池组电池损坏时,才会产生这种压力差。在此情况下,出于安全原因,蓄电池组电池已损坏的电池模块壳体会打开,以便降低压力。气体首先存在于高电压蓄电池单元壳体内,然后通过排气单元排到外面。此外热交换器泄漏和制冷剂溢出时,压力会升高。


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排气单元的第二项任务是向外输送高电压蓄电池单元内部产生的冷凝物。在高电压蓄电池单元内部除技术组件外还有空气。

通过较低环境温度或启用冷却功能后通过制冷剂对空气或壳体进行冷却时,空气中的部分水蒸气就会冷凝。因此在高电压蓄电池单元内部可能会形成少量液态水。这不会对功能产生任何影响。

空气或壳体再次受热时,水就会重新蒸发,同时壳体内的压力稍稍增大。排气单元可通过向外排出受热空气进行压力补偿。此时会将空气中包含的水蒸气连同之前的液态冷凝物一起向外排出。

为了完成上述任务,排气单元带有一个透气(和水蒸气)但不透水的隔膜。在隔膜上方有一个心轴,高电压蓄电池单元内过压较高时,该心轴会毁坏隔膜。在隔膜上方有一个两件式盖板,可防止较大污物进入。


▼ 排气单元安装在壳体上部件

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提示1:

通风单元可以作为完整单元在售后维修部门进行更换。如果排气单元出现机械损伤,则建议更换排气单元。

如高电压蓄电池单元壳体上部也受损(例如裂缝),联系官方技术支持部门以确定合适的维修方案。

提示2:

使用 EoS 测试仪(售后服务端)进行最终测试时,应使用适用于 F49 PHEV 排气单元的检测适配器。




高压蓄电池制冷剂循环回路接口


▼ 制冷剂循环回路接口

为对高电压蓄电池单元进行冷却,在此将其接入加热与空调系统制冷剂循环回路内。为了能够根据需要进行冷却,在高电压蓄电池单元上有一个电气控制式膨胀和截止组合阀。

膨胀和截止组合阀通过硬绞线与 SME 控制单元连接,由该控制单元直接启用。供电中断时阀门关闭,此时没有制冷剂流入高电压蓄电池单元内。阀门只能识别出“关闭”和“打开”位置。通过热学方式调节制冷剂流入量。


高压蓄电池冷却系统

▼ 概述


为了尽可能延长高电压蓄电池的使用寿命并获得最大功率,应在规定温度范围内运行蓄电池。温度在-40°C至+55°C范围内(实际电池温度)时,原则上高电压蓄电池单元处于可运行状态。就温度特性而言,高电压蓄电池单元是一个惰性系统,即电池需要几个小时才能达到环境温度。在及其炎热或寒冷的环境下短暂停留并不表示电池已经达到环境温度。

但就使用寿命和功率而言,最佳电池温度范围明显缩小。该范围为+25°C至+40°C。如果在功率输出较高时电池温度持续明显超出该范围,就会影响蓄电池组电池使用寿命。为了消除该影响并在所有环境温度条件下确保最大功率,F49PHEV的高电压蓄电池单元带有自动冷却功能。


F49 PHEV 上未安装高电压蓄电池单元加热装置。

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F49 PHEV 标配高电压蓄电池冷却系统。为此将其接入加热与空调系统制冷剂循环回路内。

▼ 高电压蓄电池单元冷却系统

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上图所示为 F49 PHEV 高电压蓄电池单元的制冷剂循环回路与冷却液循环回路。高电压蓄电池单元直接通过冷却液进行冷却,冷却液循环回路与制冷剂循环回路通过冷却液制冷剂热交换器(即冷却单元)连接。

因此,空调系统制冷剂循环回路由两个并联支路构成。一个用于冷却车内空间,一个用于冷却高电压蓄电池单元。两个支路各有一个膨胀和截止组合阀,用于相互独立地控制空调功能。蓄电池管理电子装置可通过施加电压启用并打开冷却单元上的膨胀和截

止组合阀。这样可使制冷剂流入冷却单元内,在此膨胀、蒸发并冷却流经高电压蓄电池的冷却液。车内空间冷却同样根据需要来进行。热交换器前的膨胀和截止组合阀也能够通过 EME 以电气方式启用。



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电动冷却液泵通过冷却液循环回路输送冷却液。只要冷却液的温度低于电池模块,仅利用冷却液的循环流动便可冷却电池模块。冷却液温度上升,不足以使电池模块的温度保持在预期范围内。

加拿大28下载地址因此必须要降低冷却液的温度,需借助冷却液制冷剂热交换器(即冷却单元)。这是介于高电压蓄电池冷却液循环回路与空调系统制冷剂循环回路之间的接口。

如冷却单元上的膨胀和截止组合阀使用电气方式启用并打开,液态制冷剂将流入冷却单元并蒸发。这样可吸收环境空气热量,因此也是一种流经冷却液循环回路的冷却液。电动空调压缩(EKK)再次压缩制冷剂并输送至电容器,制冷剂在此重新变为液体状态。

因此制冷剂可再次吸收热量。


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▼ 冷却系统功能


冷却系统可实现两种运行状态:

• 冷却系统关闭

• 冷却系统接通

主要根据电池温度、环境温度以及高电压蓄电池获取或输送的功率来启用这些运行状态。SME 控制单元根据输入参数决定需要哪种运行状态。

下图展示了输入参数、SME 控制单元的作用以及控制所用执行机构。

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“冷却系统关闭”运行状态

电池温度处于或低于最佳范围时,会启用“冷却系统关闭”运行状态。车辆在适中环境温度下以较低电功率行驶时,通常会启用该运行状态。“冷却系统关闭”运行状态非常高效,因为无需其它能量来对高电压蓄电池进行冷却。

相关组件按以下方式工作:

• 需要对车内空间进行冷却时,电动空调压缩机不运行或降低功率运行。

• 冷却单元上的膨胀和截止组合阀与电动冷却液泵均关闭。


“冷却系统接通”运行状态

蓄电池组电池温度上升至 30 °C 左右时,就会开始冷却高电压蓄电池。SME 控制单元以两个优先级向 IHKA 控制单元提出冷却要求。之后 IHKA 决定是否对车内空间、高电压蓄电池单元或二者进行冷却。SME 提出优先级较低的冷却要求且车内空间冷却要求较高时,IHKA 可能会拒绝提出的冷却要求。但 SM

E 提出优先级较高的冷却要求时,始终会对高电压蓄电池进行冷却。

加拿大28下载地址进行冷却时,IHKA 要求电机电子装置内的高电压电源管理系统提供用于电动空调压缩机的电功率。

在冷却运行状态下,组件工作方式如下:

加拿大28下载地址• SME 控制单元提出冷却要求

• IKHA 授权后,SME 控制单元启用电动冷却液泵 - 如未启用 - 与冷却单元上的膨胀和截止组合阀。通过这种方式使该阀门打开,制冷剂流入冷却单元内。

• 电动空调压缩机运行。

尽管此过程需要高电压电气系统提供能量,但最重要的是:只有这样才能确保蓄电池组电池具有较长使用寿命与较高效率。

蓄电池组电池温度明显低于 20 °C 最佳运行温度时,其功率会暂时受限且能量转换效率也不理想。这是无法避免的锂离子蓄电池化学效应。

如果长时间(例如多日)将 F49 PHEV 停放在极低环境温度条件下,蓄电池组电池也会变为与环境温度一样低。在此情况下,刚开始行驶时,可能无法提供最大电动驱动功率。但客户并不会有所察觉,因为此时由内燃机驱动车辆。


▼ 冷却系统组件


热交换器

在高电压蓄电池单元内部,冷却液在管路和冷却通道(铝合金材质)内流动。通过入口管路流入的冷却液在高电压蓄电池单元接口后分别进入两个管路。低温冷却液首先流经热交换器外部的四个冷却液通道,吸收电池模块的热量,并汇集到热交换器另一端,然后通过中间的四个通道返回冷却电池模块。

热交换器为单层结构,具有良好热传导性且比重低,由 8 个多接口管道构成。在一定范围内,最大优化2.2 kN 模块下支撑力,以确保足够的热传导性能且不损害电池模块与热交换器。介于传导体与电池模块之间的热阻很小。

热交换器需经过一系列组件测试,例如压降测试、气密性测试、爆破压力测试与振动测试。所有这些都将在汽车等级测试与确认期间进一步优化。

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为了确保冷却液通道排出电池模块热量,必须以均匀分布的作用力将冷却通道整个平面压到电池模块上。

通过嵌入冷却液通道的弹簧条产生该压紧力。针对电池模块几何形状和下半部分壳体对弹簧条进行了相应调节。

热交换器的弹簧条支撑在高电压蓄电池单元的壳体下部件上,从而将冷却液通道压到电池模块上。

提示一:

冷却液管路、冷却液通道和弹簧条共同构成了一个单元,进行修理时可单独更换该单元。为简单起见,该单元也称为热交换器,但不要与传统车辆前部的热交换器混淆。

热交换器是壁厚相对较薄的组件。一方面具有非常出色的导热特性,另一方面也因此导致机械稳定性较弱。处于安装状态时这不是什么缺点,因为高电压蓄电池单元壳体可确保机械稳定性。但在维修过程中进行热交换器操作时要特别小心。

提示二:

更换热交换器时,必须严格遵守维修说明并要特别小心。



电动冷却液泵

高电压蓄电池单元冷却液循环回路内的电动冷却液泵额定功率为 50 W。电动冷却液泵利用冷却单元上的支架固定,其安装于高电压蓄电池的右后角。


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蓄电池管理电子装置根据需要,使用脉宽调制信号启用电动冷却液泵。前手套箱内的配电箱通过总线端30B 提供电压。


冷却单元

冷却单元负责使用制冷剂冷却高电压蓄电池单元冷却液循环回路内的冷却液。这也是冷却单元由冷却液制冷剂热交换器与膨胀和截止组合阀构成的原因。SME 控制单元通过一根直接线控制膨胀和截止组合阀。电气启用装置可识别出两种状态:

• 0 V 启用电压表示阀门保持关闭状态。

• 12 V 启用电压表示阀门打开。

与传统加热与空调系统膨胀阀一样,该膨胀和截止阀也通过热学方式即根据制冷剂温度自动调节其开度。

膨胀和截止组合阀打开后,制冷剂可流入冷却单元,然后膨胀、蒸发,吸收周围环境热量。这种原理同样适用于冷却流动于冷却单元第二循环回路内的冷却液。

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冷却液膨胀箱

冷却液膨胀箱位于高电压蓄电池单元左侧,在移除部分行李箱饰板后才可接触到。

膨胀箱未安装电气液位传感器。但在维修服务时应注意:例如由于未安装电气液位传感器,冷却系统内冷却液的损耗(如因泄露)情况不能立即识别。冷却液损耗会使蓄电池组电池的温度超过正常的运行范围。SME 可探测到冷却液的损耗情况,同时降低功率并发出相应的检查控制信息。售后服务部门人员在故障查询时必须检查以下故障原因:

• 冷却液损耗,如因泄露

• 冷却液泵不运行

• 冷却液管路或接口损坏

• 需冷却的组件出现故障(高电压蓄电池单元)

提示:

导致冷却系统温度过高的原因有若干,其中包括冷却液损耗。因此,在故障查询时,应系统检查冷却系统的所有组件。

对于电机电子装置的冷却液循环回路,其通风装置的运行程序与传统车辆相同。诊断系统内的售后服务功能可启用通风装置程序。相关启用程序请参阅最新的维修说明。

冷却液使用水、防冻液与腐蚀抑制剂 G48 的混合物,与其他冷却液循环回路内所用的冷却液一样。


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关键词:变速器,变速箱,广安变速箱保养

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