工程三驅動電機任務三驅動電機與掌握器冷卻系統檢修上課時間： 年 月 日課程名稱能源汽車動力電池與驅動電機學問目標教學目標力量目標情感目標

課時2 課型 班級能夠描述驅動電機與掌握器冷卻系統的作用能夠描述驅動電機的散熱類型能夠描述常見能源車型驅動電機與掌握器冷卻系統的構造原理能進展驅動電機與掌握器冷卻系統電動水泵的更換教重點材分析難點

驅動電機與掌握器冷卻系統的類型驅動電機與掌握器冷卻系統的構造原理驅動電機與掌握器冷卻系統電動水泵的更換驅動電機與掌握器冷卻系統的構造原理驅動電機與掌握器冷卻系統電動水泵的更換理論與實操教學法E50整車教學過程設計1.導課設計2.教學活動籌劃3.時間安排4.教學內容5.課后作業6.教學反思

—1—導課:冷卻嗎?作為能源汽車的售后效勞人員，你能否答復這些問題？假設電機的冷卻系統消滅故障，你能進展檢修嗎？理論教學內容：驅動電機與掌握器冷卻系統的作用電機〔也稱電動機〕作為電動汽車驅動可實現極低排放或零排放。電動汽車冷卻系統設計的好壞將直接影響電機的安全運行和使用壽命。圖3-3-1所示是能源汽車的驅動電機。電動汽車驅動電機與掌握器的冷卻系統主要依靠冷卻水泵帶動冷卻液在冷3-3-23-3-3所示。3-3-1能源汽車驅動電機—2—3-3-2驅動電機與掌握器冷卻系統主要構成3-3-3電機與掌握器冷卻系統主要構成驅動電機的散熱類型外殼利四周介質不斷將熱量散發出去，這個散發熱量的過程，我們就稱為冷卻。3-3-4所示。1)自然冷卻—3—的機殼外表傳遞給四周介質，其散熱面積為機殼的外表，為增加散熱面積，機殼外表可加冷卻筋〔圖33-。圖3-3-4電動機主要冷卻方式動畫界面 圖3-3-5自然冷卻的電機機殼自然冷卻具有構造簡潔，不需要關心設施就能實現，但自然冷卻效率差，僅適用于轉速低、負載轉矩小、電機發熱量較小的小型電動機。風冷夠的風量，帶走電機所產生的熱量。介質為電機四周的空氣，空氣直接送入電機內，吸取熱量后向四周環境排出。磨粒，有利于提高電動機的使用壽命；構造相對簡潔，電機冷卻本錢較低。但受環境因素的制約，在惡劣的工業環境中，例如高溫、粉塵、污垢和惡劣的天氣下無法使用風冷。風冷適用于常用于一般清潔、無腐蝕、無爆炸環境下的電機。水冷的流淌，帶走電機轉子和定子產生的熱量，到達對電機的冷卻功能。水冷的冷卻效果比風冷更顯著，無熱量散發到環境中。但是，需要良好的機—4—械密封裝置，水循環系統構造簡單，存在滲漏隱患，假設發生水滲漏，會造成電機絕緣破壞，可能燒毀電動機；水質需要處理，其電導率、硬度和pH值都有肯定的要求。卻、風冷型電機的場合，如紡織、冶金、造紙等行業使用的電動機。常見能源車型驅動電機與掌握器冷卻系統的構造原理1)E50驅動電機與掌握器冷卻系統E50電源逆變器〔PEB，或稱電力電子箱〕/驅動電機冷卻系統。驅動電機與掌握器冷卻系統構造原理。3-3-6所示。PEB/2個螺栓固定在前右縱梁上，經由其運轉來循環傳動系統。3-3-6驅動電機與冷卻系統組件—5—提示：整個冷卻系統2PEB/驅動電機冷卻液泵和動力電池冷卻液泵。B水泵到BPEB上。PEB/驅動電機冷卻系統軟管布置在前艙內。③膨脹水箱。PEB/驅動電機冷卻系統配有卸壓閥的注塑冷卻液膨脹水箱，PEB/驅動電機冷卻系統膨脹水箱安裝在右縱梁右懸架前部PEB/驅動電機冷卻液泵上。凝器。空調〔A/C〕4個螺栓固定至冷卻風扇罩上。冷卻風扇和驅動電機總成及風扇低速電阻安裝在空調〔A/C〕冷凝器后部的風扇〔ECT〕ECT傳感器安裝在散熱器右側前部，內含一個封裝的負溫度系數〔NTC)PEB/驅動電機冷卻系統冷卻液5VPEB掌握模塊內部電阻和一個溫度相關的可變電阻〔ECT傳感器〕組成。驅動電機與掌握器冷卻液循環路線。E503-3-7所示。冷卻系統利用傳導原理，將熱量從PEB/驅動電機組件傳遞到冷卻液中，再從PEB/驅動電機組件傳遞到散熱器上，通過冷卻風扇吹動氣流，將熱量傳遞到大氣中。當系統處于較低溫度時，冷卻液泵不工作。當溫度上升后，冷卻液泵工—6—作，冷卻液經過軟管流入散熱器內，散熱器將熱量散發到空氣中，使PEB/驅動電機組件保持在最正確的工作溫度。由熱膨脹所產生的多余冷卻液經過散熱器頂部的溢流管返回到膨脹水箱中。膨脹水箱同時消退冷卻液中的氣體。膨脹水箱有個出液管連接到冷卻液回路中，的冷卻液會準時補充到循環系統中。140kPa的膨脹水箱蓋將冷卻系統與外界大氣隔開，因而隨著溫沸點，可使PEB/驅動電機組件在更高、更有效的工作溫度下運轉，而沒有冷卻液沸騰的風險。冷卻系統的增壓有極限，因此膨脹水箱蓋上安裝了卸壓閥。這樣在到達最大工作壓力時，可釋放冷卻系統中過度的壓力。ECTPEB發送信號，PEBCAN總線到顯示冷變得過高，則組合儀表上的警示燈將提示駕駛人。3-3-7E50驅動電機與掌握器冷卻液流循環路線圖—7—驅動電機與掌握器冷卻風扇掌握。E503-3-8所示，冷卻風扇承受脈沖調制〔PWM，又稱占空比掌握。PWMVCU掌握，冷卻風扇工作時，VCUCAN系統接收8個擋位的速度工作，以滿足不同的冷卻負荷要求。3-3-8PWM風扇掌握框圖A/CPEB冷A/CPEB52℃時，冷卻液風扇開頭工作。PEB65A/C關閉，冷卻風扇停頓工作。A/C關閉，PEB65℃，冷卻風扇連續工作，60s。PEB/驅動電機冷卻系統掌握。PEB7565℃。將溫度75PEB和驅動電機的使用壽命。PEB—8—ETC供給溫度信號。PEBPEB冷卻溫度傳感器信號進展比較，從而推斷PEB冷卻液溫度傳感器。E6驅動電機與掌握器冷卻系統E6驅動電機與掌握器承受的冷卻系統是閉式水冷循環系統，冷卻液3-3-9所示。3-3-9E6驅動電機與掌握器冷卻系統E6電機與掌握器冷卻系統組成部件。E6電機與掌握器冷卻系統由散熱器總成電子風扇總成、電動冷卻液泵總成、冷卻軟件等組成。E6冷卻系統工作原理。E6車型電機與掌握器冷卻系統由電動冷卻液系供給動力，低溫冷卻液通過管路由散熱器流向待散熱元件〔電機掌握器、、電機，冷卻液在待散熱3-3-10所示。—9—3-3-10E6電機與掌握器冷卻系統速擋分級，從而降低風扇噪聲，提高整車的舒適性，如圖3-3-11所示。3-3-11電子風扇總成比亞迪秦驅動電機與掌握器冷卻系統比亞迪秦混合動力汽車的冷卻系統由發動機冷卻系統和驅動電機冷卻系統組成。發動機冷卻系統與傳統渦輪增壓車型冷卻系統一樣，冷卻液溫度為90~100110℃。驅動電機與掌握器冷卻系統承受獨立的冷卻系統，用于電機與掌握器的冷—10—卻，是通過單獨的電動冷卻液泵驅動冷卻液實現獨立的循環系統。它由散熱器、電子風扇、水管、水壺、電機水套、電機掌握器、冷卻液泵〔安裝在水箱立柱上的電齡卻液泵〕3-3-12所示。3-3-12比亞迪秦驅動電機與掌握器冷卻系統構造示意圖北汽能源驅動電機與掌握器冷卻系統CC33DB冷卻系統的功用是將電機、電機掌握器及充電機產生的熱量準時散發出去，保證其在要求的溫度范圍內穩定高效的工3-3-13所示。3-3-13主要發熱元件1〕C33D風冷充電機與水冷充電機冷卻系統構造示意圖如圖3-3-14和圖3-3-15所示。—11—3-3-14風冷充電機3-3-15水冷充電機〔2〕工作原理。冷卻系統由兩個體系構成：冷卻液回路和冷售熱器MCU、充電機和電機等熱源時，熱源通過熱傳導將熱量傳遞傳導傳遞給散熱器芯體，冷卻空氣通過熱對流將熱量帶走，完成換熱過程，如圖3-3-16所示。膨脹水箱在冷卻系統中起提高冷卻液沸點和供給冷卻液加注口兩大作用。—12—3-3-16能源汽車的冷卻系統電動冷卻液泵。電動冷卻液泵是冷卻液循環的動力元件，其作用是對冷卻3-3-173-3-18及動畫所示。圖3-3-17電動冷卻液泵 圖3-3-18電動冷卻液泵的作用冷卻液的狀況下空載運行，否則將導致轉子、定子的磨損，將最終導致冷卻液泵3-3-19所示。—13—3-3-19電動冷卻液泵剖面圖與轉子圖②電器接插件。冷卻液泵接插件位于冷卻液泵后蓋上，接插件為兩線，分別為正極和負極〔圖3-3-2。個冷卻系統較低的位置；冷卻液泵自帶橡膠支架，起到降低噪聲的作用。通過2Q18606259~11N·m，如圖3-3-21圖3-3-20電動冷卻液泵接插件 圖3-3-21電動冷卻液泵裝配電子風扇。電子風扇〔圖3-3-22)的作用是提高流經散熱器、冷凝器的空氣流速和流量，以增加散熱器的散熱力量，并冷卻機艙其他附件。—14—葉不對稱構造的扇葉，雙風扇分別由整車電源供給輸入，依據電機、掌握器、空VCU掌握雙風扇運行，電子風扇承受兩擋調速風扇。①電子風扇電器接插件〔圖3-2個“+接正極，兩“-”接負極；低速：兩個“+”接正極，一個“-”接負極。圖3-3-22北汽能源汽車電子風扇 圖3-3-23電動朝接插件②電子風扇裝配〔圖3-22Q2736313A(十字槽大半圓頭自攻螺釘-F型〕裝配在散熱器水室上，緊固9~11N·m膨脹水箱〔圖3--2和收縮供給受壓容積，同時也作為冷卻液加注口。性能參數：C33DB29~35kPa。PP200kPa。插接到底。—15—3-3-243-3-25膨脹水箱冷卻管路總成。材料：目前冷卻管內外膠為三元乙丙橡膠〔M耐溫等級是I級12℃，爆破壓力到達1.3MP。4mm，端口有安裝定位標識〔3-3-26)，裝配時標識與散熱器上的定位標識對齊。冷卻系統電動冷卻液泵與散熱器風扇由整車VCU掌握，依據整車熱源(電機、電機掌握器和充電器〕溫度進展掌握。溫度掌握見表3-3-1。3-3-26管路定位標識—16—電機冷卻系統。①冷卻液泵掌握：起動車輛時電動冷卻液泵開頭工作〔即儀表顯示READ。②電機溫度掌握：當掌握器監測到驅動電機溫度45℃≤溫度<50℃時冷卻風扇低速起動；溫度≥50℃時，冷卻風扇高速起動；溫度降至40℃時冷卻風扇停頓1400，即停機。75℃低速起動。溫度≥80℃時，冷卻風扇高速起動；溫度降至75℃時冷卻風扇停頓85℃75~85℃時，降功率運行。實訓操作：工作預備防護裝備：絕緣防護裝備。E50E6或同類純電動汽車。專用工具、設備：無。—17—手工工具：組合工具一套。關心材料：干凈抹布；專用的冷卻液。實施步驟拆卸警告：在開頭修理作業前，修理人員必需經過專業培訓，并取得修理資格。在開頭修理作業前，修理人員必需穿戴好勞保用品：戴好絕緣手套，穿好高壓絕緣鞋。在戴絕緣手套前，必需檢查絕緣手套是否有破損的地方，確保手套無絕緣失效。留意：在安裝或拆卸過程中，油液必需回收，不得隨便遺棄，工作過程中應防止冷卻液進入或飛濺到高壓部件。斷開蓄電池負極，將蓄電池負極用絕緣膠布包裹防止意外虛接。將驅動電機冷卻液膨脹水箱蓋翻開。拆卸底部導流板。3-3-28所示。松開卡箍，從驅動電機冷卻液泵上斷開冷卻液泵到電機掌握器軟管和3-3-29所示。圖3-3-28斷開驅動電機冷卻液泵的連接器 圖3-3-29斷開冷卻液泵到電機掌握器軟管和散熱器到冷卻液泵的軟管—18—松開卡箍，從驅動電機冷卻液泵上斷開散熱器到冷卻液泵的軟管。10mm扳手拆下驅動電機冷卻液泵支架上的螺栓。3-3-30所示。3-3-30取下驅動電機冷卻液泵圖安裝〕將驅動電機冷卻液泵支架固定到車身上，固定 2個螺栓擰緊到7~10N·m3.3.32所示。PEB的軟管連接到驅動3-3-33所示。3-3-32將驅動電機冷卻液泵支架固定到車身上圖3-3-33將散熱器到冷卻液泵之間軟管和冷卻PEB的軟管連接到驅動電機冷卻液泵上3-3-34所示。加注驅動電機冷卻液至上限。3-3-35所示。—19—圖3-3-34安裝驅動電機冷卻液泵的連接器 圖3-3-35連接蓄電池負極3-3-36所示。關閉點火開關，檢查冷卻液泵軟管四周有無泄漏，如圖3-3-37所示。圖3-336起動車輛 圖3-3-37檢查冷卻液秀軟管四周有無泄露安裝底部導流板。降下車輛。學習拓展：以下介紹散熱器在電動汽車上的設計及改進。逆變器模塊3.3-38416BT3個型號為2的IGB，主要功能是逆變〔該模塊以下簡稱逆變模塊；另1個FF300R17KE3IG-BT,主要功能是斬波或制動〔該模塊以下簡稱斬波模—20—塊。該逆變器的散熱方式為強迫風冷，風機安裝在散熱器的底部，進風方式為抽風。3個逆變模塊為主要工作模塊。IGBT的參數，并經過計算得出：在峰值功率下各逆變模塊的發熱1016W，由于斬波模塊的工況比較簡單，估算其發熱量為200W，則總功耗為3248W；在額定功率下各逆變模塊的發熱量為574W，斬波模塊的發熱量為100W1822W。3-3-38能源汽車逆變器散熱器熱傳遞的分析IGBT產生的熱量通過熱傳導的方式由管殼傳到散熱器，然后通過強迫風冷的方式傳到外界環境中去〔散熱器安裝在逆變器的外部。為削減管殼與散熱器1.6um用肯定的預緊力壓緊。散熱器的仿真分析計算流體動力學〔ComputationalFluidDynamics，CFD)是通過計算機數值計算和圖像顯示，對含有流體流淌和傳熱等相關物理現象進展的系統分析。CFDCFD3-3-39所示。—21—3-3-39CFD圖像分析CFDICEPAK軟件是專業的電子熱分析軟件〔圖3340。借助ICK軟件的分析和優化結果，用戶可以降低設計本錢，提高產品的一次成功率，改善電子產品的性能，提高產品牢靠性，縮短產ICEPAK軟件進展仿真分析的結果。散熱器基板的尺寸為680mm×430mm×20mm，翅片的尺寸為390mm×80mm×2mm，翅片的截面為長方形，翅片間距為4mm，逆變模塊間的間距為30mm20mm20℃，未加說明的冷卻風機均承受鼓風方式。以以上散熱器的尺寸為原形，在額定工況下〔除特別說明外，選擇不同的參數對其進展了仿真分析。3-3-40ICEPAK—22—4mm80mm，翅片厚度1m1.5m2m2.5mm或3mm超過3mm風阻太大2mm后，散熱的增幅明2mm厚的翅片比較適宜。80mm2mm，翅片間受工藝條件的限制，目前翅片能加工到的最小間距為4mm，所以選用4mm的翅片間距是合理的。翅片高度的選擇。選擇翅片厚度為2mm，翅片間距為4mm，轉變翅片90mm、80mm、70mm、60mm50mm80mm80mm為極限80mm。基板厚度的選擇。基板在14~22mm，隨著基板厚度的增加，垂直于基板方小，因此選擇基板的厚度時，主要是考慮基板的強度。模塊間間距的選擇。4個模塊間的間距分別選擇為：30mm、40mm、40mm；20mm、30mm、30mm；10mm、20mm、20mm；5mm、10mm、10mm。1.43K1.45K2.1K，由此可見，選用間距太寬，對模塊的散熱沒有多少作用，因此選用間距為10mm、20mm20mm20mm、30mm、30mm比較適宜。對抽風與鼓風的狀況進展比較。選擇翅片間距為4mm，翅片高度為80mm1mm、2mm3mm，將鼓風方式轉變為抽風方式。可3mm時，風2mm但由于車上受空間限制，該逆變器承受的是抽風方式。—23—風機的選擇。仿真分析的結果與風機的選型有關。選擇風機時，需要考慮的因素很多，諸如空氣的流量、風壓、風機的效率、空氣流淌速度、通風系統的阻力特征、環境條件、噪聲、體積和質量等，其中主要參數為風量和風壓，經計算該逆變器的總風量要求為2040m2/〔1200