新能源车辆电器系统是集高、低压电器及总线通讯网络为一体的综合电器系统，新能源车辆电器问题是对故障 维修人员一个全面知识的考查，更多新能源干货知识，在“优能工程师”，由易到难，由浅入深，全方位学习，维信馆主。
1车辆故障现象
某品牌10m混合动力商用客车（由高压电池和驱动电机提供辅助动力），故障现象如下。
1） 接通点火开关，动力电池热管理系统内部风扇运转 正常，车辆正常启动后，其中一只散热风扇立刻停止，另 外一只散热风扇运转正常。
2） 在车辆运行过程中，电池温度＞28 t的情况下，任意一只风扇停转或两只散热风扇均停止运转，均不能自己 恢复运转。
3） 在车辆运行过程中，电池温度高于28 Y的情况下， 首先一只散热风扇停转，持续一段时间后，另外一只风扇 也停止工作。
4） 故障车辆仪表不定时显示混合动力和高压电池高温故障。
故障说明：①电池热管理系统同一回路中并联的两只散热风扇，随机性出现停转；②任何一只或两只散热风扇停止运转后，风扇自身不能恢复运转，必须重新上电才能恢复运转，在运转过程中，仍会出现风扇停止运转的问题。
2检查过程
该车型为混合动力客车，采用发动机+高压电机的同轴双动力驱动系统，高压电机由车辆内部的高压电池提供能源，高压电池热管理系统采用风冷散热方式，高压电池散热风扇如图1所示。经查询技术资料，动力电池的内部散热风扇由单只继电 器控制，两只扇釆用并联连接方式，动力电池 散热风扇的工作条件是：BMS电 池管理系统主板 采集电池内部的温度信号，当动力电池内部温度高于28 T时，BMS发出控 制信号，接通风扇继电器线圈，继电器触点吸合，两只风 扇同时通电工作为动力电池散热。
接着，对风扇继电器电路进行了检查，发现当风扇一 只或两只均停止运转的情况下，风扇两端的电压始终为 27.7 V,为防止虚电压现象，在散热风扇两端并接一只2W 灯泡，当风扇工作或停止运转时，灯泡始终是点亮的，且 亮度没有明显的明暗变化，万用表显示风扇两端的电压开始 稳定在27.7 V左右。
初步判断的结果集中在电池风扇本身，但是，驾驶员 反映当前车上的高压电池不是原车电池，而是从另一台同样 新能源车辆替换过来的，原车电池换到另一辆新能源车 辆上也能正常工作，咨询电池厂家关于散热风扇的技术参考 数量问题，但是配套厂家不知是出于保密或是其他的原因， 对自身釆用散热风扇的技术参数不太清楚，电池厂家釆用 新的国产散热风机，并且是无刷风机。经查询，无刷风 机不同于常规的有刷电机，无刷风机增加了保护电路，例如：输入过压保护、输入欠压保护、过载保护、过流保护 等功能，它对电源供电的要求特别高，输入电压过高、过低 低、纹波干扰等，均会造成无刷电机保护停转。
大众纯电动汽车热泵热管理系统继大众ID.4 X亮相上海车展之后，以补贴后19.99万到27.29万的终端价格上市销售在汽车圈引起了广泛关注。其中ID.4 X采用的二氧化碳制冷剂和热泵热管理系统引来了很多关注。那么今天一起随小星来了解一下大众纯电动汽车的热泵热管理系统，以及它是怎么在全新ID.4 X上迭代升级的吧。
↑传统汽车空调系统示意图
传统汽车空调系统中可以发现制冷剂主要呈现四个状态：高压气态、高压液态、低压液态、低压气态。而连接这四个状态的四个关键部件分别是压缩机Compressor、冷凝器Condenser、膨胀阀Expansion Valve、蒸发器Evaporator。压缩机将管路里的制冷剂进行压缩，制冷剂在发动机舱前部的冷凝器中从气态凝结成液态，这个过程就会释放热量，而经过膨胀阀之后，液态的制冷剂压力忽然降低，最终在车厢内蒸发器中汽化，就会吸收大量的热。从而达到车厢内的制冷效果。这里提到的管路中的制冷剂，又称冷媒，具有易气化和液化方便传输热量的特性。最早广泛使用的制冷剂就是氟利昂，后来由于氟利昂对臭氧层的破坏而在汽车空调应用中逐渐被牌号为R134A的四氟乙烷所取代。最近由于对环境保护的进一步重视，制冷剂又逐渐向二氧化碳制冷剂发展。
↑热泵热管理的工作原理
要引入热泵系统其最主要的动因就是纯电动汽车或者支持纯电行驶的插电式混动汽车不能再继续使用发动机作为稳定的热源用于制热。因此在引入热泵系统之前，电动汽车的空调系统制热功能主要由电加热器，又称电阻PTC（PositiveTemperature Coefficient）加热器完成。而要知道直接用电加热得到的热量会大大降低电池的电量和行驶里程。根据统计，当冬季行驶打开基于电加热的空调制热功能时，几乎一半的电量都用于制热。而仅剩一半的电量用于行驶。而使用热泵系统制热则行驶里程大幅提升。
↑热泵热管理系统制冷模式
其实热泵热管理系统中，虽然通过多个泵Pumps和阀Valves控制，并没有一种部件称为热泵HeatPump。其被称之为热泵，因为热泵系统具有类似水泵将水从低处搬运到高处的特性，整个热泵系统可以把热量从温度低的地方搬用到温度高的地方。例如在夏季，热泵系统并不是把车外的低温送进来，相反的是把车内的热量搬向车外。从而达到制冷效果。
↑热泵热管理系统制热模式
相应的，在冬季制热时，热泵系统把车外的热量送到车内。那可能大家又要问了，车外零下几十度的话也有热量可以输送进来吗？前面说过了，即使是零下几十度的温度下还是存在热量的。有热量就可以被搬运。
↑大众热泵热管理系统组成
那么热泵系统到底要怎样才能被应用到汽车空调系统中呢？
首先热量从环境中被吸取进热泵系统，其次热量被压缩并被加热，然后热量被用来加热车厢内的冷空气并使其升温，加热后的空气被送入车厢内，减压后的热量被转化成低温热量排出车外。热泵系统需要兼顾制热和制冷两种工况。当截止阀SV1和SV4截止，SV5导通时，系统工作在制热模式下，制冷模式下的车内蒸发器在制热模式下用作冷凝器与热冷凝器一起为座舱提供热量。在制热模式下，热泵热管理系统还能够通过热交换器将蓝色冷却液管路中电机、电控和充电器的废热传递给红色制冷剂空调管路，为座舱提供热量。当截止阀SV1和SV4导通，SV5截止时，系统工作在制冷模式下，相应的制冷模式下的车外冷凝器在制热模式下用作蒸发器。
↑大众ID.4 X热泵空调总成
当大众跨入了纯电动车型平台MEB，大众ID.4 X的热泵空调总成不仅采用了牌号R744二氧化碳制冷剂，而且设计上高度模块化。其中热泵空调总成分为位于发动机舱的进气盒以及位于乘客舱的分配盒两大部分。其中包括位于制冷剂回路的高压电动空调和高压加热组件以及位于冷却液回路的PTC加热器组件作为三大关键零件。
↑大众ID.4 X热泵热管理系统关键零件
大众ID.4 X高压驱动系统的热管理采用了先进的热泵技术。电池组外壳预留了冷却液管路连接器，冷却液管路与电池模块底部的散热器相连。热泵热管理系统通过冷却液管路将动力电机、功率控制电子控制器、高压车载充电单元、高压DCDC转换器、低温管路冷却液泵、高压电池热管理混合阀1、热交换冷凝器、PTC加热器、高压电池、高压电池冷却液泵、高压空调、高压电池热管理混合阀2、散热器、节温器和冷却液膨胀水箱连接在一起。
↑大众ID.4 X高压驱动系统热管理细节
基于不同组件的温度需求进行6种工况不同管路循环范围的热管理，特别是保持动力电池处于最佳工作温度范围。
散热器旁路激活且电池既不冷却也不加热
当节温器温度低于15摄氏度，电池温度在8~35摄氏度，热泵系统不工作。
散热器旁路激活且电池加热
当节温器温度低于15摄氏度，电池温度低于8摄氏度，电池通过PTC加热。
散热器工作且电池既不冷却也不加热
当节温器温度高于15摄氏度，电池温度在8~35摄氏度，热泵系统不工作。
散热器工作且电池由热泵冷却
当节温器温度高于15摄氏度，电池温度高于35（充电时高于30）摄氏度，热泵系统通过热交换器为电池冷却。
散热器工作且电池由低温回路冷却
当节温器温度高于15摄氏度，电池温度高于30摄氏度，低温冷却回路为电池冷却。
散热器工作且电池既不冷却也不加热
当节温器温度高于15摄氏度，电池温度在8~30摄氏度，热泵系统按需工作。
↑大众ID.4 X高压驱动系统热管理工作模式
希望以上的内容能够帮助你了解大众纯电动汽车热泵热管理系统的工作原理，也希望它在增加续航里程的同时提升整个行业的新能源汽车用车体验。
