捷豹I-PACE純電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)(六)

◆文/河北 石德恩

(接上期)

4.空調(diào)4(冷卻座艙和蓄電池冷卻液回路，傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)操作)

空調(diào)4(AC4)回路示意圖如圖42所示?？照{(diào)操作模式通常僅在環(huán)境氣溫(AAT)超過0°C時(shí)工作。在使用電力驅(qū)動(dòng)時(shí)，并且被動(dòng)蓄電池冷卻不足的情況下，會(huì)啟用空調(diào)4模式?？照{(diào)制冷劑回路將會(huì)一分為二，分為座艙和蓄電池冷卻液回路。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，蓄電池冷卻器的隔離閥(電動(dòng)熱膨脹閥ETVX)打開，因此兩個(gè)回路共同使用這些制冷劑。制冷劑將會(huì)吸收座艙空氣以及蓄電池回路內(nèi)的冷卻液中的熱量。在OHE處，這些熱量將會(huì)散發(fā)到外部空氣中。EV蓄電池冷卻器將會(huì)冷卻EV蓄電池冷卻液，而這些冷卻液將會(huì)循環(huán)流過EV蓄電池，對(duì)其進(jìn)行冷卻。

5.空調(diào)5(充電時(shí)冷卻HV蓄電池，傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)操作)

空調(diào)5(AC5)回路示意圖如圖43所示。在以下情況下，空調(diào)5蓄電池冷卻模式將被激活：

①電動(dòng)車插接電源并進(jìn)行充電；

②當(dāng)座艙中的空調(diào)已關(guān)閉但是HV蓄電池需要冷卻時(shí)。

氣態(tài)制冷劑被電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)壓縮，流過打開的隔離閥。然后，這些制冷劑受壓流過外部熱交換器(OHE)，在該處，外部空氣吸收了制冷劑中的熱量，使得制冷劑變?yōu)橐簯B(tài)。經(jīng)過OHE后，這些制冷劑將會(huì)流過一個(gè)打開的隔離閥，而三個(gè)關(guān)閉的隔離閥阻止了制冷劑到達(dá)間接冷凝器、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器和蒸發(fā)器。此時(shí)，制冷劑僅有一條通過ETXV流過蓄電池冷卻器的路徑。然后制冷劑將會(huì)在進(jìn)入蓄電池冷卻器后蒸發(fā)，在該處其狀態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，吸收蓄電池冷卻液回路中的熱量，流過一個(gè)單向閥和蓄能器，最后返回電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)。

6.熱泵模式1(HP1)(通過吸收電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的熱量對(duì)乘客艙進(jìn)行加熱)

熱泵模式1(HP1)回路示意圖如圖44所示?？照{(diào)(A/C)操作模式HP1僅在環(huán)境氣溫(AAT)低于15℃時(shí)正常工作。在HP1模式下，A/C系統(tǒng)將會(huì)利用來自電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的熱量對(duì)乘客艙進(jìn)行加熱，即系統(tǒng)將執(zhí)行座艙加熱和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻。氣態(tài)制冷劑被電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)壓縮，在流過打開的隔離閥1后，制冷劑流過間接冷凝器，這屬于座艙冷卻液回路的組成部分。座艙冷卻液將會(huì)吸收制冷劑中的熱量，進(jìn)而按照傳統(tǒng)方式加熱座艙，加熱器芯向座艙傳輸熱量。隨著熱量的散發(fā)，制冷劑將會(huì)冷卻下來，并且會(huì)變?yōu)橐簯B(tài)，然后流過打開的隔離閥4。電子膨脹閥(EXV1)安裝在電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器前方，制冷劑將會(huì)在進(jìn)入電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器后蒸發(fā)。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)回路冷卻液中的熱量將被制冷劑吸收，這就會(huì)預(yù)先加熱制冷劑，導(dǎo)致其狀態(tài)發(fā)生變化，然后制冷劑會(huì)流過一個(gè)單向閥，再流入蓄能器，最后返回到電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)中。于是，由于電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻回路冷卻液的熱量被制冷劑吸收，所以其溫度下降。

PCM控制電力驅(qū)動(dòng)溫度控制系統(tǒng)。車輛行駛時(shí)，來自電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部件的熱量可為乘客艙提供熱量。氣候控制間接冷凝器將來自制冷劑的熱量傳輸給氣候控制冷卻液，以加熱乘客艙。氣候控制間接冷凝器將制冷劑的狀態(tài)從蒸汽變?yōu)橐簯B(tài)，以釋放來自制冷劑的熱量。ATCM將會(huì)激活氣候控制冷卻液泵，以便讓氣候控制冷卻液循環(huán)流過氣候控制間接冷凝器。在氣候控制間接冷凝器中，由制冷劑提供的熱量會(huì)對(duì)氣候控制冷卻液進(jìn)行加熱。升溫的氣候控制冷卻液將會(huì)循環(huán)流至氣候控制總成中的加熱器芯。加熱器芯會(huì)將熱量從氣候控制冷卻液傳輸至乘客艙空氣，從而加熱乘客艙。

圖44 熱泵模式1(HP1)回路示意圖

7.熱泵模式2(HP2)(通過外部熱交換器吸收外部空氣中的熱量，對(duì)乘客艙進(jìn)行加熱)

熱泵模式2(HP2)回路示意圖如圖45所示。空調(diào)(A/C)操作模式HP2僅在環(huán)境氣溫(AAT)低于3℃時(shí)正常工作。在HP2模式下，A/C系統(tǒng)將會(huì)利用來自外部空氣的熱量對(duì)乘客艙進(jìn)行加熱。制冷劑用于進(jìn)行熱傳遞，而熱傳遞由ATCM控制。氣態(tài)制冷劑被電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)壓縮。在流過打開的隔離閥后，制冷劑流過間接冷凝器，這屬于座艙冷卻液回路的組成部分。座艙冷卻液將會(huì)吸收熱量，進(jìn)而以傳統(tǒng)方式加熱座艙。隨著熱量的散發(fā)，制冷劑將會(huì)冷卻下來，并且會(huì)變?yōu)橐簯B(tài)，然后流過打開的隔離閥。經(jīng)過電子膨脹閥(EXV2)(安裝在OHE前方)，制冷劑將會(huì)在此進(jìn)入外部熱交換器(OHE)后蒸發(fā)。制冷劑將會(huì)在OHE吸收外部空氣中的熱量，這就會(huì)預(yù)先加熱制冷劑，然后制冷劑會(huì)流過一個(gè)單向閥，再流入蓄能器，最后返回到電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)中。

回收熱交換器作為蒸發(fā)器進(jìn)行工作，從外部空氣中吸收熱量，然后加熱制冷劑液體。通過將熱量從空氣傳遞到制冷劑中，來自外部空氣的熱量讓制冷劑的狀態(tài)變?yōu)檎羝?。氣候控制間接冷凝器將制冷劑中的熱量傳遞到氣候控制冷卻液，以加熱乘客艙。氣候控制間接冷凝器將制冷劑的狀態(tài)從蒸汽變?yōu)橐簯B(tài)，以釋放來自制冷劑的熱量。ATCM將會(huì)激活氣候控制冷卻液泵，以便讓氣候控制冷卻液循環(huán)流過氣候控制間接冷凝器。在氣候控制間接冷凝器中，由制冷劑提供的熱量會(huì)對(duì)氣候控制冷卻液進(jìn)行加熱。升溫的氣候控制冷卻液將會(huì)循環(huán)流至氣候控制總成中的加熱器芯。加熱器芯會(huì)將熱量從氣候控制冷卻液傳輸至乘客艙空氣，從而加熱乘客艙。

圖45 熱泵模式2(HP2)回路示意圖

8.熱泵模式3(HP3)(HP3模式是HP1和HP2結(jié)合)

熱泵模式3(HP3)回路示意圖如圖46所示?？照{(diào)(A/C)操作模式HP3僅在環(huán)境氣溫(AAT)低于3℃時(shí)正常工作。熱泵模式3(HP3)是HP1和HP2結(jié)合，即通過電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器和外部熱交換器，吸收電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的和外部空氣中的熱量，對(duì)乘客艙進(jìn)行加熱。氣態(tài)制冷劑被電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)壓縮。在流過打開的隔離閥后，制冷劑流過間接冷凝器。間接冷凝器中的座艙冷卻液將會(huì)吸收熱量，進(jìn)而以傳統(tǒng)方式通過加熱器芯加熱座艙。隨著熱量的散發(fā)，制冷劑將會(huì)冷卻下來，并且會(huì)變?yōu)橐簯B(tài)，然后流過打開的隔離閥。OHE和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器前方均安裝了電子膨脹閥(EXV)，制冷劑經(jīng)過EXV2和EXV1節(jié)流后，將會(huì)在進(jìn)入OHE和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器后蒸發(fā)。制冷劑將會(huì)吸收熱量，然后會(huì)流入蓄能器，最后返回到電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)中。在熱泵模式2和3下，根據(jù)PCM的要求，冷卻模塊風(fēng)扇將以40%的占空比運(yùn)行。如果電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻液回路比外部環(huán)境溫度低5℃，則熱泵將不同再響應(yīng)來自電動(dòng)驅(qū)動(dòng)回路的請(qǐng)求。如果無法通過其他模式啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)，則高壓加熱器(HVCH)將被激活。

在ATCM的控制下，A/C隔離閥EXV2控制流過回收熱交換器的制冷劑流量。ATCM利用來自回收熱交換器出口A/C溫度壓力傳感器的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)回收熱交換器從外部空氣中回收的熱量。在ATCM的控制下，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器隔離閥EXV2控制流過電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器的制冷劑流量。ATCM利用來自電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器A/C溫度壓力傳感器的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器系統(tǒng)中回收的熱量。

ATCM與動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制模塊(PCM)進(jìn)行通信，以確定可從電動(dòng)驅(qū)動(dòng)溫度控制系統(tǒng)中回收的熱量。ATCM將會(huì)監(jiān)測(cè)從2個(gè)來源回收的熱量并控制它們，以便提供加熱乘客艙所需的熱量。

圖46 熱泵模式3(HP3)回路示意圖

9.再熱模式(RH)

空調(diào)(A/C)操作模式RH2僅在環(huán)境氣溫(AAT)超過0°C時(shí)正常工作。在再熱(RH)模式下，座艙中空氣得到除濕處理。再熱模式在空調(diào)系統(tǒng)通過蒸發(fā)器以傳統(tǒng)模式運(yùn)行時(shí)激活，此時(shí)流經(jīng)蒸發(fā)器的制冷劑將會(huì)吸收座艙附近的熱量。與此同時(shí)，處于冷態(tài)的空氣將會(huì)流過加熱器芯，而加熱器芯將會(huì)再次加熱這些空氣，此流程將會(huì)對(duì)座艙進(jìn)行除濕。

再熱1：氣態(tài)制冷劑被電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)壓縮，然后制冷劑被泵送流過間接冷凝器，同時(shí)熱量將會(huì)傳遞至座艙冷卻液回路，從而導(dǎo)致制冷劑變?yōu)橐簯B(tài)。隨后，隔離閥允許制冷劑流至蒸發(fā)器。制冷劑將會(huì)吸收蒸發(fā)器中的熱量，從而導(dǎo)致其變回氣態(tài)。這些氣態(tài)制冷劑然后將會(huì)流回電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)，該循環(huán)將會(huì)再次開始該流程。座艙冷卻液回路將會(huì)吸收間接冷凝器內(nèi)升溫的制冷劑中的熱量。加熱器芯將會(huì)利用這些升溫的冷卻液對(duì)從蒸發(fā)器流過的空氣進(jìn)行再次加熱。

再熱2：氣態(tài)制冷劑被電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)壓縮，然后制冷劑被泵送流過間接冷凝器，同時(shí)熱量將會(huì)傳遞至座艙冷卻液回路，從而導(dǎo)致制冷劑變?yōu)橐簯B(tài)。隨后，隔離閥允許制冷劑流至電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器和蒸發(fā)器。制冷劑將會(huì)吸收電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻器和蒸發(fā)器中的熱量，這將導(dǎo)致制冷劑升溫并變回氣態(tài)。這些升溫的氣態(tài)制冷劑然后將會(huì)流回電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)，該循環(huán)將會(huì)再次開始該流程。座艙冷卻液回路將會(huì)吸收間接冷凝器內(nèi)升溫的制冷劑中的熱量。加熱器芯將會(huì)利用這些升溫的冷卻液對(duì)從蒸發(fā)器流過的空氣進(jìn)行再次加熱。

再熱2與再熱1不同的是，除了吸收蒸發(fā)器中的熱量，再熱2吸收了電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的熱量。再熱2(RH2)回路示意圖如圖47所示。再熱1工作已包含在再熱2中，在此不再贅述。

10.行駛后的模式

有些空調(diào)功能將會(huì)在駕駛車輛后且充電電纜插接電源時(shí)激活。

圖47 再熱2(RH2)回路示意圖

(1)制冷劑系統(tǒng)潤(rùn)滑：電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)將會(huì)以低速運(yùn)行，以便潤(rùn)滑該系統(tǒng)并讓制冷劑系統(tǒng)為下一次行駛做好準(zhǔn)備。這使A/C系統(tǒng)對(duì)A/C系統(tǒng)的要求響應(yīng)更快。在將車輛連接至外部電源對(duì)電動(dòng)車(EV)蓄電池進(jìn)行充電時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況。

(2)除冰：在以熱泵2和3模式運(yùn)行后，當(dāng)作為蒸發(fā)器工作時(shí)，回收熱交換器上可能會(huì)凝水或結(jié)冰。當(dāng)車輛插接電源時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)工作，并融化OHE處積聚的所有冰。在這種工作模式下，您可能會(huì)聽到冷卻模塊風(fēng)扇運(yùn)行的聲音。在將車輛連接至外部電源對(duì)電動(dòng)車(EV)蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，必須對(duì)EV蓄電池進(jìn)行冷卻。因回收熱交換器將會(huì)作為冷凝器進(jìn)行工作，所以，除冰功能可能導(dǎo)致OHE上出現(xiàn)蒸汽。

(3)蓄電池加熱：座艙冷卻回路和蓄電池冷卻回路泵將會(huì)運(yùn)行，HVCH將被激活以加熱蓄電池。

(4)AC5蓄電池冷卻：當(dāng)車輛插接電源并進(jìn)行充電時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)以極高的轉(zhuǎn)速運(yùn)行壓縮機(jī)和冷卻風(fēng)扇，以便冷卻蓄電池。

11.空調(diào)控制系統(tǒng)部件

氣候控制系統(tǒng)控制空調(diào)(A/C)、加熱和通風(fēng)(HVAC)，進(jìn)而控制氣候控制總成輸出空氣的溫度、流量和分配。標(biāo)準(zhǔn)氣候控制系統(tǒng)是雙區(qū)系統(tǒng)，可為駕駛員和前排乘客維持各自選擇的溫度水平。四區(qū)氣候控制系統(tǒng)(可選)還為左側(cè)和右側(cè)第二排座椅乘客區(qū)域提供單獨(dú)控制?？照{(diào)控制系統(tǒng)部件如圖48～52所示，控制框圖如圖53～54所示。所有圖示以右駕車型為例，左駕車型與之相似。

圖48 空調(diào)控制系統(tǒng)部件(一)

圖49 空調(diào)控制系統(tǒng)部件(二)

圖50 空調(diào)控制系統(tǒng)部件(三)

圖51 空調(diào)控制系統(tǒng)部件(四)

圖53 空調(diào)系統(tǒng)控制框圖(一)

圖54 空調(diào)系統(tǒng)控制框圖(二)

(全文完)