Автомобиль / Силовая установка / Электрическая силовая установка / Тепловое управление батареей

Тепловое управление батареей

Тепловое управление батареей поддерживает температуру ячеек в диапазоне, при котором высоковольтная тяговая батарея может безопасно отдавать мощность, принимать заряд и сохранять ресурс. Система может использовать жидкостное или воздушное охлаждение, электрический подогрев, холодильный контур, чиллер, тепловой насос, электрические насосы, управляющие клапаны, теплообменники, датчики температуры и специальную охлаждающую жидкость.

Образец правильного английского перевода: тепловое управление батареей - Battery Thermal Management; система теплового управления батареей - Battery Thermal Management System; жидкостное охлаждение батареи - Battery Liquid Cooling; воздушное охлаждение - Battery Air Cooling; подогрев батареи - Battery Heating; охлаждающая пластина - Cooling Plate; электрический насос - Electric Coolant Pump; управляющий клапан - Coolant Control Valve; чиллер батареи - Battery Chiller; тепловой насос - Heat Pump; датчик температуры батареи - Battery Temperature Sensor; предварительное кондиционирование - Battery Preconditioning; разница температур модулей - Module Temperature Spread.

Эта страница является частью кластера «Электрическая силовая установка» и связана со страницами «Высоковольтная батарея электромобиля», «Зарядная система», «Редуктор электромобиля», «Проверка системы теплового управления батареей», «Тяговая батарея перегревается», «Электромобиль заряжается медленно», «Утечка охлаждающей жидкости электромобиля» и «Замена охлаждающей жидкости электромобиля».

Для системы теплового управления релевантны охлаждение и отопление, антифризы и охлаждающие жидкости, дистиллированная вода, водяные насосы, патрубки системы охлаждения, радиаторы, датчики управления и реле. Но диагностика не сводится к замене насоса или антифриза: нужно проверить температуры всех модулей, фактическую циркуляцию, положение клапанов, работу холодильного контура, команды BMS и соответствие жидкости требованиям производителя.

Главный принцип: температура батареи является результатом работы всего теплового контура. Перегрев или медленная зарядка не доказывают неисправность самих ячеек. Сначала проверяют уровень и состояние жидкости, насос, клапаны, удаление воздуха, теплообменники, датчики, холодильный контур и фактическое разрешение BMS на охлаждение или подогрев.

Не открывайте контур на горячей системе или под давлением.
Не смешивайте охлаждающие жидкости без подтвержденной совместимости.
Не используйте обычную воду вместо жидкости с нужной спецификацией.
Не подавайте питание напрямую на электрический насос или клапан без электрической схемы.
Не запускайте высоковольтный компрессор кондиционера без квалификации и процедуры производителя.
Не открывайте высоковольтные разъемы интегрированных нагревателей, компрессоров и приводных модулей.
Не считайте отсутствие видимой утечки доказательством герметичности. Жидкость может попадать внутрь батарейного корпуса или испаряться на горячих компонентах.
Не завершайте ремонт без автоматизированного удаления воздуха, если оно предусмотрено производителем.

Содержание

Назначение теплового управления
Как температура влияет на батарею
Основные компоненты системы
Варианты тепловых контуров
Жидкостное охлаждение батареи
Воздушное охлаждение батареи
Подогрев батареи
Холодильный контур и чиллер
Тепловой насос
Электрические насосы
Клапаны и распределение потока
Радиаторы и теплообменники
Датчики температуры
Охлаждающая жидкость
Воздух в тепловом контуре
Работа во время зарядки
Работа во время движения
Предварительное кондиционирование батареи
Основные признаки неисправности
Перегрев тяговой батареи
Холодная батарея и ограничение мощности
Неравномерная температура модулей
Медленная зарядка из-за температуры
Утечка охлаждающей жидкости
Насос не работает
Клапан не переключает контур
Диагностика системы
Основные параметры сканера
Активные тесты насосов и клапанов
Тепловизионная проверка
Проверка герметичности
Обслуживание
Замена охлаждающей жидкости
Удаление воздуха
Ремонт системы
С чем нельзя путать неисправность
Базовый алгоритм проверки
Контроль после ремонта
Типичные ошибки
Товарные группы TESMA
Частые вопросы

Назначение теплового управления

Тяговая батарея должна работать не просто без перегрева, а в контролируемом температурном диапазоне. Слишком низкая температура уменьшает допустимый ток заряда и разряда. Чрезмерная температура ускоряет деградацию, увеличивает внутреннее сопротивление и может создать опасное состояние.

охлаждает ячейки во время движения и зарядки;
подогревает батарею при низкой температуре;
выравнивает температуру между модулями;
поддерживает допустимую скорость зарядки;
обеспечивает доступную тяговую мощность;
поддерживает рекуперативное торможение;
уменьшает ускоренную деградацию;
отводит тепло от OBC, инвертора и электродвигателя, если контуры связаны;
выполняет предварительное кондиционирование перед быстрой зарядкой;
прекращает или ограничивает работу при опасной температуре.

Как температура влияет на батарею

Химические процессы в ячейках зависят от температуры. При низкой температуре увеличивается внутреннее сопротивление, уменьшается доступная мощность и ухудшается способность принимать большой зарядный ток.

ускоряется старение активных материалов;
увеличивается саморазряд;
ухудшается равномерность параметров ячеек;
уменьшается допустимый ток;
BMS может ограничить тягу и рекуперацию;
зарядка может замедлиться или прекратиться;
увеличивается риск внутреннего повреждения.

Важно не только максимальное значение, но и разница температур между модулями. Один горячий или холодный модуль может ограничить работу всего батарейного пакета.

Основные компоненты системы

охлаждающие пластины или каналы батареи;
электрические насосы охлаждающей жидкости;
расширительный или компенсационный бачок;
управляющие и трехходовые клапаны;
патрубки и быстроразъемные соединения;
радиатор низкотемпературного контура;
чиллер батареи;
холодильный контур кондиционера;
высоковольтный компрессор;
электрический нагреватель жидкости;
тепловой насос;
датчики температуры батареи;
датчики температуры жидкости;
датчики давления холодильного контура;
блоки управления BMS и климатической системой;
охлаждающая жидкость соответствующей спецификации.

Варианты тепловых контуров

циркуляция только внутри батарейного контура;
охлаждение через передний радиатор;
активное охлаждение через чиллер и холодильный контур;
нагрев электрическим нагревателем;
передача тепла от приводного модуля к батарее;
использование теплового насоса;
одновременное кондиционирование батареи и салона;
отдельное кондиционирование при быстрой зарядке.

Жидкостное охлаждение батареи

Жидкость проходит через охлаждающие пластины или каналы возле ячеек и переносит тепло к радиатору или чиллеру.

точное управление температурой;
равномерное охлаждение модулей;
возможность активного охлаждения холодильным контуром;
эффективная работа при быстрой зарядке;
возможность подогрева той же жидкостью.

Типичные неисправности:

утечка жидкости;
воздушная пробка;
неисправный насос;
заклинивший клапан;
засоренный теплообменник;
деформация охлаждающей пластины;
загрязнение или смешивание жидкостей;
неправильное программное управление.

Воздушное охлаждение батареи

чистоту воздухозаборника;
состояние фильтра, если он предусмотрен;
работу вентилятора;
отсутствие посторонних предметов в каналах;
герметичность воздуховодов;
сигнал датчика температуры;
разницу температур между модулями;
отсутствие влаги в батарейном корпусе.

Подогрев батареи

электрический нагреватель охлаждающей жидкости;
нагревательные элементы внутри батарейного пакета;
тепло от электродвигателя и инвертора;
тепловой насос;
предварительное кондиционирование от внешнего питания.

Неисправность подогрева может вызвать медленную зимнюю зарядку, слабую рекуперацию, ограниченную мощность и продолжительный прогрев батареи.

Холодильный контур и чиллер

Чиллер передает тепло от охлаждающей жидкости батареи к хладагенту климатической системы. Это позволяет охлаждать батарею ниже температуры наружного воздуха.

количество хладагента;
состояние высоковольтного компрессора;
давление в холодильном контуре;
работу расширительного клапана;
чистоту конденсора;
циркуляцию жидкости через чиллер;
правильное положение клапанов;
команды блока климатического управления.

Тепловой насос

слабое отопление салона;
батарея не прогревается;
батарея недостаточно охлаждается;
повышенное потребление энергии;
частое переключение компрессора;
ошибки давления или температуры;
неправильное положение многоконтурного клапана;
ограничение быстрой зарядки.

Электрические насосы

насос не запускается по команде;
фактическая скорость не соответствует заданной;
насос работает с громким шумом;
потребляемый ток чрезмерный или отсутствует;
циркуляция слабая;
насос периодически останавливается;
после выключения автомобиля охлаждение не запускается;
появляются коды электрической цепи или производительности.

Клапаны и распределение потока

оставить батарею без активного охлаждения;
направить горячую жидкость обратно к батарее;
заблокировать прогрев;
создать чрезмерное гидравлическое сопротивление;
вызвать неравномерную температуру;
вызвать ошибку несоответствия положения;
периодически изменять температуру из-за заклинивания.

Радиаторы и теплообменники

наружное загрязнение ламелей;
внутреннее засорение;
деформацию после удара;
утечку в соединениях;
разницу температур на входе и выходе;
работу вентилятора;
правильный поток через клапаны;
наличие хладагента в холодильном контуре.

Датчики температуры

значение нереалистично высокое или низкое;
один датчик резко отличается от других на холодном автомобиле;
значение не меняется во время прогрева;
температура изменяется скачками;
есть обрыв или короткое замыкание;
после ремонта перепутаны разъемы;
датчик имеет плохой тепловой контакт с модулем.

Охлаждающая жидкость

В электромобилях могут применяться жидкости с особыми требованиями к электропроводности, совместимости с алюминием, пластиками, уплотнениями и высоковольтными компонентами.

точную спецификацию;
концентрацию;
температуру замерзания;
цвет только как вспомогательный признак;
прозрачность;
осадок и загрязнение;
признаки смешивания;
электропроводность, если это предусмотрено производителем;
совместимость с конкретным тепловым контуром;
срок или условия замены.

Цвет охлаждающей жидкости не определяет ее совместимость. Нужна точная спецификация производителя электромобиля.

Воздух в тепловом контуре

пузырьки в бачке;
неравномерная температура патрубков;
шум или кавитация насоса;
периодическое прекращение циркуляции;
быстрый рост температуры батареи;
ошибка производительности насоса;
уровень жидкости меняется после цикла прогрева;
охлаждение восстанавливается после повторного заполнения.

Работа во время зарядки

батарея слишком холодная;
температура приближается к верхнему пределу;
один модуль горячее остальных;
насос не создает необходимый поток;
чиллер не охлаждает жидкость;
компрессор не работает;
клапан не переключает контур;
датчик передает неправильное значение;
система обнаружила утечку или воздух.

Работа во время движения

ограничение тяговой мощности;
уменьшение рекуперации;
предупреждение о температуре;
запуск вентиляторов и насосов на максимальной скорости;
аварийный режим;
отключение высоковольтной системы после остановки.

Предварительное кондиционирование батареи

подключение автомобиля к внешнему питанию;
точная температура батареи;
заряд батареи;
время до начала поездки;
исправность нагревателя, насоса и клапанов;
работа теплового насоса;
программное обеспечение;
правильно выбранная зарядная станция в навигации.

Основные признаки неисправности

батарея перегревается;
температура модулей существенно отличается;
быстрая зарядка стала медленной;
зарядка прерывается;
тяга ограничивается после прогрева;
рекуперация слабая;
батарея долго прогревается зимой;
насосы или вентиляторы работают постоянно;
слышна кавитация или бульканье;
уменьшается уровень охлаждающей жидкости;
под автомобилем появляется жидкость;
один патрубок горячий, а другой остается холодным;
появляются коды насоса, клапана или датчика;
климатическая система и батарея одновременно работают неправильно.

Перегрев тяговой батареи

Перегрев тяговой батареи требует немедленного уменьшения нагрузки и диагностики.

низкий уровень охлаждающей жидкости;
утечка;
воздух в контуре;
неисправный насос;
заклинивший клапан;
засоренный радиатор или чиллер;
неисправный компрессор;
недостаточное количество хладагента;
ошибка датчика температуры;
внутренний дефект модуля батареи;
повышенное внутреннее сопротивление ячеек;
неподходящая охлаждающая жидкость.

Холодная батарея и ограничение мощности

батарея не прогревается после продолжительной работы системы;
нагреватель имеет команду, но не потребляет мощность;
насос не обеспечивает циркуляцию;
клапан направляет жидкость неправильным путем;
температура одного модуля остается значительно ниже;
предварительное кондиционирование не запускается;
есть коды теплового насоса или нагревателя.

Неравномерная температура модулей

расположение горячего модуля;
температуру на входе и выходе батареи;
производительность насоса;
проходимость каналов;
положение клапанов;
наличие воздуха;
правильность сигналов датчиков;
внутреннее сопротивление групп ячеек;
историю перегрева и быстрой зарядки.

Медленная зарядка из-за температуры

Медленная зарядка электромобиля может быть нормальной реакцией BMS на холодную, горячую или неравномерно прогретую батарею.

минимальную и максимальную температуру модулей;
разрешенный зарядный ток BMS;
запрошенную и фактическую мощность станции;
работу насоса;
температуру жидкости;
работу чиллера или нагревателя;
статус предварительного кондиционирования;
причину ограничения в диагностических параметрах.

Утечка охлаждающей жидкости

Утечка охлаждающей жидкости электромобиля может возникнуть в патрубках, быстроразъемах, насосе, клапане, радиаторе, чиллере или внутри батарейного корпуса.

снижение уровня в бачке;
следы высохшей жидкости;
влага на защите днища;
сладкий или химический запах;
запотевание соединений;
воздух в контуре;
ошибка изоляции после утечки;
неравномерная температура батареи;
постоянная работа насоса.

Насос не работает

питание и массу;
предохранитель и реле, если они предусмотрены;
коммуникацию LIN или CAN;
команду блока управления;
потребляемый ток;
фактическую скорость;
наличие воздуха;
заклинивание крыльчатки;
загрязнение контура;
соответствие установленного насоса.

Клапан не переключает контур

положение не соответствует команде;
температура патрубков не меняется после переключения;
слышны повторные попытки актуатора;
клапан заклинивает только после прогрева;
появляется код диапазона или производительности;
батарея охлаждается в режиме подогрева или наоборот.

Диагностика системы

Зафиксировать жалобу и условия появления.
Проверить уровень и спецификацию жидкости.
Осмотреть контур на утечки.
Считать BMS, климатический блок, OBC и приводные модули.
Сохранить коды и стоп-кадры.
Сравнить все температуры на холодном автомобиле.
Проверить минимальную и максимальную температуру батареи.
Проверить заданную и фактическую скорость насосов.
Проверить заданное и фактическое положение клапанов.
Выполнить активные тесты.
Проверить температуру жидкости на входе и выходе.
Оценить работу радиатора и чиллера.
Проверить холодильный контур.
Проверить наличие воздуха.
Выполнить проверку герметичности.
Сравнить результаты во время движения и зарядки.

Основные параметры сканера

минимальная температура батареи;
максимальная температура батареи;
средняя температура;
температура каждого модуля;
разница температур модулей;
температура жидкости на входе;
температура жидкости на выходе;
заданная скорость насоса;
фактическая скорость насоса;
ток насоса;
команда клапана;
фактическое положение клапана;
команда компрессора;
давление хладагента;
статус нагревателя;
мощность нагревателя;
статус предварительного кондиционирования;
разрешенный зарядный и разрядный ток;
причина температурного ограничения.

Активные тесты насосов и клапанов

выполняется ли команда;
потребляемый ток;
фактическую скорость;
изменение температуры патрубков;
появление циркуляции в бачке;
шум и вибрацию;
изменение давления холодильного контура;
возвращение диагностического кода.

Тепловизионная проверка

отсутствие потока через отдельную ветвь;
закрытый клапан;
локально горячий насос;
неработающую часть радиатора;
неравномерный нагрев батареи;
отсутствие охлаждения после чиллера.

Проверка герметичности

патрубки;
быстроразъемы;
корпус насоса;
клапаны;
радиатор;
чиллер;
расширительный бачок;
соединения батарейного пакета;
внутреннюю утечку по косвенным признакам.

Обслуживание

регулярный контроль уровня жидкости;
осмотр патрубков и быстроразъемов;
очистка наружной поверхности радиаторов;
проверка насосов и клапанов;
контроль воздухозаборников воздушной системы;
замена фильтра батарейного охлаждения, если он предусмотрен;
проверка холодильного контура;
контроль температур при быстрой зарядке;
обновление программного обеспечения;
замена жидкости по регламенту или после загрязнения.

Замена охлаждающей жидкости

Проверить точную спецификацию.
Определить количество отдельных контуров.
Безопасно охладить систему.
Выполнить слив по процедуре производителя.
Оценить состояние старой жидкости.
Не смешивать несовместимые жидкости.
Заполнить систему нужным способом.
Запустить сервисный режим насосов и клапанов.
Удалить воздух.
Проверить уровень после полного цикла.
Проверить герметичность.
Проконтролировать температуры во время зарядки и движения.

Удаление воздуха

стабильный уровень жидкости;
отсутствие пузырьков;
тихую работу насоса;
равномерную температуру патрубков;
отсутствие кода недостаточного потока;
нормальную разницу температур батареи;
отсутствие повторного падения уровня.

Ремонт системы

кодирование компонента;
адаптация клапана;
сервисный запуск насоса;
вакуумирование холодильного контура;
точная заправка хладагентом;
заполнение охлаждающей жидкости;
автоматизированное удаление воздуха;
проверка высоковольтной изоляции;
контрольная зарядка;
контрольная поездка.

С чем нельзя путать неисправность

нормальное зимнее ограничение с неисправностью подогрева;
высокий SOC с температурным ограничением быстрой зарядки;
деградацию батареи с недостаточным охлаждением;
ошибку датчика с фактическим перегревом;
низкий уровень жидкости с неисправностью насоса;
воздушную пробку с засорением теплообменника;
неисправность холодильного контура с неисправностью батарейного насоса;
нормальную работу насосов после остановки с электрической неисправностью;
конденсат кондиционера с утечкой охлаждающей жидкости;
ограничение зарядной станции с температурным ограничением автомобиля.

Базовый алгоритм проверки

Зафиксировать температуру окружающего воздуха и условия появления.
Проверить сообщения на панели.
Проверить уровень и состояние жидкости.
Осмотреть контур на утечки.
Считать все связанные блоки.
Сохранить коды и стоп-кадры.
Сравнить температуры на холодном автомобиле.
Проверить разброс температур модулей.
Проверить насосы активным тестом.
Проверить клапаны активным тестом.
Оценить температуру на входе и выходе батареи.
Проверить радиатор и вентиляторы.
Проверить чиллер и холодильный контур.
Проверить нагреватель и тепловой насос.
Исключить воздушную пробку.
Проверить герметичность.
Повторить контроль во время зарядки и движения.

Контроль после ремонта

уровень жидкости стабилен;
утечка отсутствует;
насосы работают без шума и ошибок;
клапаны изменяют положение;
температура на входе и выходе изменяется логично;
модули нагреваются и охлаждаются равномерно;
чиллер отводит тепло;
нагреватель прогревает батарею;
быстрая зарядка не ограничивается без причины;
тяга и рекуперация восстановлены;
коды не возвращаются;
после полного цикла в системе нет воздуха;
нет ошибки высоковольтной изоляции.

Типичные ошибки

заменять насос без проверки команды и циркуляции;
не сравнивать все датчики на холодном автомобиле;
оценивать только максимальную температуру;
игнорировать разницу температур между модулями;
смешивать жидкости по цвету;
использовать воду вместо нужной жидкости;
не удалить воздух после ремонта;
не активировать клапаны при заполнении;
не проверить холодильный контур;
считать исправный компрессор доказательством исправного чиллера;
не проверить внутреннюю утечку;
стереть коды до сохранения стоп-кадров;
не проверить систему при быстрой зарядке;
не выполнить адаптацию нового клапана или насоса;
завершить ремонт без повторного контроля уровня.

Товарные группы TESMA

Охлаждающие жидкости

Насосы, патрубки и теплообменники

Датчики и управление

Частые вопросы

Зачем нужно тепловое управление батареей?

Оно поддерживает температуру, при которой батарея может безопасно заряжаться, отдавать мощность, принимать рекуперацию и медленнее деградировать.

Почему холодная батарея заряжается медленно?

При низкой температуре увеличивается внутреннее сопротивление ячеек, поэтому BMS ограничивает зарядный ток до прогрева.

Почему батарея перегревается?

Возможны низкий уровень жидкости, утечка, воздух, неисправный насос, клапан, радиатор, чиллер, компрессор, датчик или внутренняя неисправность модуля.

Почему температура модулей отличается?

Причиной могут быть неравномерный поток, воздух в каналах, засорение, неправильное положение клапана, неисправный датчик или повышенное внутреннее сопротивление ячеек.

Можно ли использовать обычный антифриз?

Только если он имеет точную спецификацию производителя. Некоторые контуры имеют особые требования к электропроводности и совместимости материалов.

Можно ли ориентироваться на цвет антифриза?

Нет. Цвет не подтверждает химическую и электрическую совместимость жидкости.

Почему насос работает после выключения автомобиля?

Система может продолжать охлаждение батареи, OBC, инвертора или зарядного разъема. Это может быть нормальным режимом.

Как проверить насос?

Сравнивают команду и фактическую скорость, потребляемый ток, шум, циркуляцию и изменение температуры во время активного теста.

Чем опасен воздух в контуре?

Он уменьшает циркуляцию, создает кавитацию насоса и локальный перегрев батареи.

Что такое чиллер батареи?

Это теплообменник, который передает тепло от охлаждающей жидкости батареи к холодильному контуру кондиционера.

Влияет ли тепловой насос на зарядку?

Да. В некоторых конструкциях он используется для прогрева или охлаждения батареи перед зарядкой.

Почему быстрая зарядка замедляется?

Причиной могут быть высокий SOC, холодная или горячая батарея, неравномерная температура, неисправность насоса, клапана, чиллера или ограничение самой станции.

Нужно ли менять охлаждающую жидкость?

Нужно соблюдать регламент производителя. Замена также требуется после загрязнения, смешивания, ремонта контура или попадания посторонней жидкости.

Что подтверждает успешный ремонт?

Равномерные температуры модулей, стабильная циркуляция, отсутствие утечки и воздуха, исправная работа насосов, клапанов, чиллера и нагревателя, а также отсутствие повторных кодов.

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще прочитать по этой теме

Вывод

Тепловое управление батареей объединяет жидкостные или воздушные каналы, насосы, клапаны, радиаторы, чиллер, холодильный контур, нагреватели, тепловой насос и датчики. От его работы зависят зарядная мощность, тяга, рекуперация, запас хода и ресурс ячеек.

Правильная диагностика начинается с проверки уровня и спецификации жидкости, температур всех модулей, насосов, клапанов, теплообменников и холодильного контура. Перегрев не доказывает неисправность батарейного модуля, а медленная зарядка не всегда означает деградацию. После ремонта нужно удалить воздух, проверить герметичность, выполнить активные тесты и подтвердить работу системы во время движения и зарядки.