捷豹I-PACE純電動汽車熱管理系統(tǒng)介紹(二)

◆文/河北 石德恩

(接2019年第9期)

2.加熱器芯

加熱器芯如圖14所示，加熱器芯位于氣候控制總成中。加熱器芯是鋁制單通道冷卻片和管道式熱交換器，沿氣候控制總成的寬度方向安裝。連接到加熱器芯的2條鋁管延伸穿過前艙隔板，并連接到氣候控制冷卻液回路。

圖14 加熱器芯

3.座艙加熱-間接冷凝器

間接冷凝器如圖15所示，它主要是一個空調(diào)系統(tǒng)部件，具有一個內(nèi)置的熱交換器，用于在空調(diào)制冷劑和座艙回路冷卻液之間交換熱量。當(dāng)座艙冷卻液流過間接冷凝器時，傳輸?shù)臒崃繉⒈蛔摶芈防鋮s液吸收，這種熱泵流程將會增加間接冷凝器中的熱量以及隨后傳輸至座艙冷卻液中的熱量，同時消耗的蓄電池電量最低。供暖、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)將會利用其功能控制該流程和電動冷卻液泵轉(zhuǎn)速，以便維持最佳的座艙溫度。

當(dāng)電動冷卻液泵運行時，泵驅(qū)動冷卻液流過間接冷凝器，制冷劑熱量在此傳遞給座艙冷卻液。冷卻液從間接冷凝器流至高壓冷卻液加熱器。然后，冷卻液將會流過加熱器芯，在該處，熱量被傳輸至座艙，然后冷卻液流至渦流罐。渦流罐除去冷卻液中的所有空氣并阻止冷卻液流至電動驅(qū)動副水箱。根據(jù)HV蓄電池回路的需求，在電磁閥的作用下，冷卻液被引導(dǎo)流回泵或流過蓄電池?zé)峤粨Q器。座艙回路冷卻液與HV蓄電池回路冷卻液彼此分離。HV蓄電池冷卻液熱交換器是一個冷卻液-冷卻液熱交換器，其中有兩個獨立的回路。

圖15 氣候控制間接冷凝器

4.座艙加熱-高壓冷卻液加熱器

高壓冷卻液加熱器(HVCH)也稱高壓內(nèi)部加熱器，如圖16所示，它是一個電加熱裝置。HVCH接收到來自電動車蓄電池的高壓直流(DC)電源，其最大熱量輸出為7kW。熱量輸出由ATCM根據(jù)對集成控制面板(ICP)、BECM和后集成控制面板(RICP)(如已配備)的加熱請求進(jìn)行控制。

當(dāng)外部電源連接到車輛為EV蓄電池充電時，HVCH可用于為EV蓄電池溫度控制系統(tǒng)提供熱量。在充電之前和充電期間可提供來自HVCH的熱量。此時，HVCH的電源由外部電源供電。該操作可能會降低HV蓄電池的續(xù)航里程，因此僅在以下情況下使用。

(1)當(dāng)I-PACE插接電源并進(jìn)行充電時：

①如果車輛已被編程為定時出發(fā)或已從智能手機(jī)應(yīng)用程序中進(jìn)行選擇，則車輛將會對座艙和HV蓄電池溫度進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。

②蓄電池回路冷卻液溫度降至14℃以下。

(2)I-PACE行駛時，在以下情況下激活HVCH，以支持熱泵模式：

①如果外部氣溫降至-20℃以下。

②如果HV蓄電池回路的需求顯示HV蓄電池需要加熱以維持最佳的蓄電池溫度。

圖16 HV內(nèi)部加熱器

三、HV蓄電池回路

1.HV蓄電池回路概述

圖17 HV蓄電池回路部件

HV蓄電池回路的作用是將蓄電池保持在其最佳工作溫度20～25℃，以確保蓄電池以最佳效率工作，從而在所有條件下輸出所需的電力。為了實現(xiàn)這一點，HV蓄電池溫度控制系統(tǒng)為液體提供冷卻和加熱。HV蓄電池冷卻回路部件如圖17所示，由蓄電池電量控制模塊(BECM)控制，包括以下部件：EV蓄電池電動冷卻液泵；HV蓄電池回路電磁閥(EV蓄電池?fù)Q向閥)；EV蓄電池冷卻液副水箱；HV蓄電池散熱器；HV蓄電池?zé)峤粨Q器；HV蓄電池冷卻器。

蓄電池電量控制模塊(BECM)接收HV蓄電池溫度數(shù)據(jù)以控制其溫度。2個溫度傳感器用于監(jiān)測HV蓄電池冷卻回路的進(jìn)口和出口冷卻液溫度，每個蓄電池模塊有2個單體電池溫度，每個HV蓄電池組有36個模塊，因此它會收到一共72個單體電池溫度。

BECM通過監(jiān)測該數(shù)據(jù)并控制回路中的冷卻液液流來調(diào)節(jié)HV蓄電池的內(nèi)部溫度，其控制方式如下：利用12V電動冷卻液泵控制流量。根據(jù)需要，讓冷卻液流過HV蓄電池冷卻器或散熱器，使冷卻液冷卻。利用風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制流過散熱器的空氣速度。通過蓄電池冷卻液熱交換器從座艙冷卻液回路中獲取熱量。

2.EV蓄電池膨脹箱

EV蓄電池膨脹箱位于前艙右側(cè)，如圖18所示，它為EV蓄電池溫度控制系統(tǒng)提供EV蓄電池冷卻液儲罐，還允許EV蓄電池冷卻液進(jìn)行排氣。EV蓄電池膨脹箱冷卻液液位傳感器連接到蓄電池電量控制模塊(BECM)。如果液位低于指定水平，BECM將通過車身控制模塊/網(wǎng)關(guān)模塊(BCM/GWM)向儀表盤(IC)發(fā)送一條消息。IC信息中心將向駕駛員顯示一條警告信息。膨脹箱的加注口蓋可在EV蓄電池溫度控制系統(tǒng)中的壓力超過設(shè)定水平時釋放壓力。

3.EV蓄電池散熱器

EV蓄電池散熱器位于車輛前部的冷卻模塊中。EV蓄電池散熱器位于冷卻模塊的前面。冷卻模塊利用車速和電動冷卻風(fēng)扇使空氣流通過冷卻模塊，以冷卻EV蓄電池冷卻液。流過散熱器的EV蓄電池冷卻液流量由蓄電池電量控制模塊(BECM)控制。電動冷卻風(fēng)扇由動力傳動系統(tǒng)控制模塊(PCM)控制。

4.EV蓄電池冷卻液泵

EV蓄電池冷卻液泵位于前艙中，如圖19所示，由蓄電池電量控制模塊(BECM)控制。冷卻液泵驅(qū)動EV蓄電池冷卻液循環(huán)，以流過EV蓄電池溫度控制系統(tǒng)。冷卻液泵的速度由來自BECM的脈寬調(diào)制(PWM)信號進(jìn)行控制。

5.EV蓄電池?fù)Q向閥(電磁閥)

EV蓄電池?fù)Q向閥是一個電磁閥，如圖20所示由蓄電池電量控制模塊(BECM)控制。當(dāng)換向閥電磁閥激活時，EV蓄電池冷卻液流經(jīng)EV蓄電池冷卻器和氣候控制熱交換器。當(dāng)換向閥電磁閥未激活時，EV蓄電池冷卻液流經(jīng)EV蓄電池散熱器。EV蓄電池?fù)Q向閥具有一個2針腳接線線束接頭，分別是來自BECM的電源信號和接地連接。

圖18 EV蓄電池膨脹箱

圖20 EV蓄電池?fù)Q向閥(電磁閥)

圖21 氣候控制熱交換器(蓄電池?zé)峤粨Q器)

6.氣候控制熱交換器(蓄電池?zé)峤粨Q器)

氣候控制熱交換器也稱蓄電池?zé)峤粨Q器，如圖21所示。氣候控制熱交換器將來自氣候控制(座艙加熱)冷卻液的熱量傳輸至EV蓄電池冷卻液，由HV內(nèi)部加熱器提供熱量。傳輸至EV蓄電池冷卻液的熱量用于在充電之前或期間加熱EV蓄電池。當(dāng)EV蓄電池?fù)Q向閥通電時，EV蓄電池冷卻液僅流經(jīng)氣候控制熱交換器。

7.EV蓄電池冷卻器(連接到空調(diào)系統(tǒng))

EV蓄電池冷卻器位于前艙中的左前方，如圖22所示使用來自空調(diào)(A/C)系統(tǒng)的制冷劑來冷卻EV蓄電池冷卻液。然后，EV蓄電池冷卻液循環(huán)通過EV蓄電池溫度控制系統(tǒng)，以降低EV蓄電池的內(nèi)部溫度。

圖19 EV蓄電池冷卻液泵

圖22 HV蓄電池冷卻器

EV蓄電池冷卻器隔離閥控制流過EV蓄電池冷卻器的制冷劑流量，該隔離閥由自動溫控模塊(ATCM)控制，通過硬連線連至ATCM。EV蓄電池冷卻器隔離閥為常閉閥，由來自ATCM的信號打開。EV蓄電池冷卻器具有一個節(jié)溫器膨脹閥(TXV)，EV蓄電池冷卻器隔離閥打開時，TXV自動調(diào)節(jié)流經(jīng)EV蓄電池冷卻器的制冷劑流量。隔離閥有2針腳接線線束接頭分別是來自ATCM的12V信號和接地連接。

8.EV蓄電池冷卻液溫度傳感器

如圖23所示，2個EV蓄電池冷卻液溫度傳感器安裝在EV蓄電池前部的冷卻液進(jìn)口和出口連接中。該傳感器是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)電阻器類型，通過EV蓄電池內(nèi)部接線線束和外部短接線線束，以硬接線方式連接到蓄電池電量控制模塊(BECM)。傳感器向BECM提供EV蓄電池冷卻液進(jìn)口和出口的EV蓄電池冷卻液溫度。BECM使用溫度數(shù)據(jù)以確定EV蓄電池所需的冷卻類型，來控制EV蓄電池內(nèi)部溫度。

9.控制框圖及控制說明

EV蓄電池溫度控制框圖如圖24所示。當(dāng)車輛行駛時或EV蓄電池充電時，蓄電池電量控制模塊(BECM)監(jiān)控EV蓄電池的內(nèi)部溫度。BECM使用EV蓄電池模塊中的溫度傳感器和EV蓄電池冷卻液溫度傳感器，以確定EV蓄電池要求的加熱或冷卻量。

(1)EVHV蓄電池加熱。HV蓄電池加熱僅在充電之前或期間進(jìn)行。EV蓄電池加熱的目的是以便充電。EV蓄電池的加熱由蓄電池電量控制模塊(BECM)基于以下條件確定：

①EV蓄電池荷電狀態(tài)；②EV蓄電池模塊中的溫度傳感器；③外部電源。

當(dāng)EV蓄電池內(nèi)部溫度高于規(guī)定溫度時，BECM將開始為EV蓄電池充電。外部電源將會通過有線車載充電模塊為您提供HV內(nèi)部加熱器的電源。

圖23 EV蓄電池冷卻液溫度傳感器

圖24 EV蓄電池溫度控制框圖

如果BECM確定需要蓄電池加熱，將會激活EV蓄電池冷卻液泵和EV蓄電池?fù)Q向閥。BECM也會通過高速(HS)控制器局域網(wǎng)(CAN)電源模式0系統(tǒng)總線向自動溫控模塊(ATCM)發(fā)送加熱請求。ATCM將激活以下部件：①氣候控制換向閥；②氣候控制冷卻液泵；③HV內(nèi)部加熱器。

然后，氣候控制系統(tǒng)將加熱的氣候控制冷卻液從HV內(nèi)部加熱器引導(dǎo)至氣候控制熱交換器。氣候控制熱交換器(蓄電池?zé)峤粨Q器)將氣候控制冷卻液的熱量傳輸至EV蓄電池冷卻液。這樣將加熱EV蓄電池冷卻液，并使其循環(huán)流過EV蓄電池，以提高EV蓄電池的內(nèi)部溫度。當(dāng)EV蓄電池內(nèi)部溫度高于規(guī)定溫度時，BECM將停止向ATCM發(fā)送加熱請求。然后，ATCM將停止高電壓內(nèi)部加熱器、氣候控制冷卻液泵和氣候控制換向閥的的運行。