捷豹I-PACE纯电动汽车热管理系统介绍(二)

◆文/河北 石德恩

(接2019年第9期)

2.加热器芯

加热器芯如图14所示，加热器芯位于气候控制总成中。加热器芯是铝制单通道冷却片和管道式热交换器，沿气候控制总成的宽度方向安装。连接到加热器芯的2条铝管延伸穿过前舱隔板，并连接到气候控制冷却液回路。

图14 加热器芯

3.座舱加热-间接冷凝器

间接冷凝器如图15所示，它主要是一个空调系统部件，具有一个内置的热交换器，用于在空调制冷剂和座舱回路冷却液之间交换热量。当座舱冷却液流过间接冷凝器时，传输的热量将被座舱回路冷却液吸收，这种热泵流程将会增加间接冷凝器中的热量以及随后传输至座舱冷却液中的热量，同时消耗的蓄电池电量最低。供暖、通风和空调(HVAC)将会利用其功能控制该流程和电动冷却液泵转速，以便维持最佳的座舱温度。

当电动冷却液泵运行时，泵驱动冷却液流过间接冷凝器，制冷剂热量在此传递给座舱冷却液。冷却液从间接冷凝器流至高压冷却液加热器。然后，冷却液将会流过加热器芯，在该处，热量被传输至座舱，然后冷却液流至涡流罐。涡流罐除去冷却液中的所有空气并阻止冷却液流至电动驱动副水箱。根据HV蓄电池回路的需求，在电磁阀的作用下，冷却液被引导流回泵或流过蓄电池热交换器。座舱回路冷却液与HV蓄电池回路冷却液彼此分离。HV蓄电池冷却液热交换器是一个冷却液-冷却液热交换器，其中有两个独立的回路。

图15 气候控制间接冷凝器

4.座舱加热-高压冷却液加热器

高压冷却液加热器(HVCH)也称高压内部加热器，如图16所示，它是一个电加热装置。HVCH接收到来自电动车蓄电池的高压直流(DC)电源，其最大热量输出为7kW。热量输出由ATCM根据对集成控制面板(ICP)、BECM和后集成控制面板(RICP)(如已配备)的加热请求进行控制。

当外部电源连接到车辆为EV蓄电池充电时，HVCH可用于为EV蓄电池温度控制系统提供热量。在充电之前和充电期间可提供来自HVCH的热量。此时，HVCH的电源由外部电源供电。该操作可能会降低HV蓄电池的续航里程，因此仅在以下情况下使用。

(1)当I-PACE插接电源并进行充电时：

①如果车辆已被编程为定时出发或已从智能手机应用程序中进行选择，则车辆将会对座舱和HV蓄电池温度进行预调节。

②蓄电池回路冷却液温度降至14℃以下。

(2)I-PACE行驶时，在以下情况下激活HVCH，以支持热泵模式：

①如果外部气温降至-20℃以下。

②如果HV蓄电池回路的需求显示HV蓄电池需要加热以维持最佳的蓄电池温度。

图16 HV内部加热器

三、HV蓄电池回路

1.HV蓄电池回路概述

图17 HV蓄电池回路部件

HV蓄电池回路的作用是将蓄电池保持在其最佳工作温度20～25℃，以确保蓄电池以最佳效率工作，从而在所有条件下输出所需的电力。为了实现这一点，HV蓄电池温度控制系统为液体提供冷却和加热。HV蓄电池冷却回路部件如图17所示，由蓄电池电量控制模块(BECM)控制，包括以下部件：EV蓄电池电动冷却液泵；HV蓄电池回路电磁阀(EV蓄电池换向阀)；EV蓄电池冷却液副水箱；HV蓄电池散热器；HV蓄电池热交换器；HV蓄电池冷却器。

蓄电池电量控制模块(BECM)接收HV蓄电池温度数据以控制其温度。2个温度传感器用于监测HV蓄电池冷却回路的进口和出口冷却液温度，每个蓄电池模块有2个单体电池温度，每个HV蓄电池组有36个模块，因此它会收到一共72个单体电池温度。

BECM通过监测该数据并控制回路中的冷却液液流来调节HV蓄电池的内部温度，其控制方式如下：利用12V电动冷却液泵控制流量。根据需要，让冷却液流过HV蓄电池冷却器或散热器，使冷却液冷却。利用风扇转速控制流过散热器的空气速度。通过蓄电池冷却液热交换器从座舱冷却液回路中获取热量。

2.EV蓄电池膨胀箱

EV蓄电池膨胀箱位于前舱右侧，如图18所示，它为EV蓄电池温度控制系统提供EV蓄电池冷却液储罐，还允许EV蓄电池冷却液进行排气。EV蓄电池膨胀箱冷却液液位传感器连接到蓄电池电量控制模块(BECM)。如果液位低于指定水平，BECM将通过车身控制模块/网关模块(BCM/GWM)向仪表盘(IC)发送一条消息。IC信息中心将向驾驶员显示一条警告信息。膨胀箱的加注口盖可在EV蓄电池温度控制系统中的压力超过设定水平时释放压力。

3.EV蓄电池散热器

EV蓄电池散热器位于车辆前部的冷却模块中。EV蓄电池散热器位于冷却模块的前面。冷却模块利用车速和电动冷却风扇使空气流通过冷却模块，以冷却EV蓄电池冷却液。流过散热器的EV蓄电池冷却液流量由蓄电池电量控制模块(BECM)控制。电动冷却风扇由动力传动系统控制模块(PCM)控制。

4.EV蓄电池冷却液泵

EV蓄电池冷却液泵位于前舱中，如图19所示，由蓄电池电量控制模块(BECM)控制。冷却液泵驱动EV蓄电池冷却液循环，以流过EV蓄电池温度控制系统。冷却液泵的速度由来自BECM的脉宽调制(PWM)信号进行控制。

5.EV蓄电池换向阀(电磁阀)

EV蓄电池换向阀是一个电磁阀，如图20所示由蓄电池电量控制模块(BECM)控制。当换向阀电磁阀激活时，EV蓄电池冷却液流经EV蓄电池冷却器和气候控制热交换器。当换向阀电磁阀未激活时，EV蓄电池冷却液流经EV蓄电池散热器。EV蓄电池换向阀具有一个2针脚接线线束接头，分别是来自BECM的电源信号和接地连接。

图18 EV蓄电池膨胀箱

图20 EV蓄电池换向阀(电磁阀)

图21 气候控制热交换器(蓄电池热交换器)

6.气候控制热交换器(蓄电池热交换器)

气候控制热交换器也称蓄电池热交换器，如图21所示。气候控制热交换器将来自气候控制(座舱加热)冷却液的热量传输至EV蓄电池冷却液，由HV内部加热器提供热量。传输至EV蓄电池冷却液的热量用于在充电之前或期间加热EV蓄电池。当EV蓄电池换向阀通电时，EV蓄电池冷却液仅流经气候控制热交换器。

7.EV蓄电池冷却器(连接到空调系统)

EV蓄电池冷却器位于前舱中的左前方，如图22所示使用来自空调(A/C)系统的制冷剂来冷却EV蓄电池冷却液。然后，EV蓄电池冷却液循环通过EV蓄电池温度控制系统，以降低EV蓄电池的内部温度。

图19 EV蓄电池冷却液泵

图22 HV蓄电池冷却器

EV蓄电池冷却器隔离阀控制流过EV蓄电池冷却器的制冷剂流量，该隔离阀由自动温控模块(ATCM)控制，通过硬连线连至ATCM。EV蓄电池冷却器隔离阀为常闭阀，由来自ATCM的信号打开。EV蓄电池冷却器具有一个节温器膨胀阀(TXV)，EV蓄电池冷却器隔离阀打开时，TXV自动调节流经EV蓄电池冷却器的制冷剂流量。隔离阀有2针脚接线线束接头分别是来自ATCM的12V信号和接地连接。

8.EV蓄电池冷却液温度传感器

如图23所示，2个EV蓄电池冷却液温度传感器安装在EV蓄电池前部的冷却液进口和出口连接中。该传感器是负温度系数(NTC)电阻器类型，通过EV蓄电池内部接线线束和外部短接线线束，以硬接线方式连接到蓄电池电量控制模块(BECM)。传感器向BECM提供EV蓄电池冷却液进口和出口的EV蓄电池冷却液温度。BECM使用温度数据以确定EV蓄电池所需的冷却类型，来控制EV蓄电池内部温度。

9.控制框图及控制说明

EV蓄电池温度控制框图如图24所示。当车辆行驶时或EV蓄电池充电时，蓄电池电量控制模块(BECM)监控EV蓄电池的内部温度。BECM使用EV蓄电池模块中的温度传感器和EV蓄电池冷却液温度传感器，以确定EV蓄电池要求的加热或冷却量。

(1)EVHV蓄电池加热。HV蓄电池加热仅在充电之前或期间进行。EV蓄电池加热的目的是以便充电。EV蓄电池的加热由蓄电池电量控制模块(BECM)基于以下条件确定：

①EV蓄电池荷电状态；②EV蓄电池模块中的温度传感器；③外部电源。

当EV蓄电池内部温度高于规定温度时，BECM将开始为EV蓄电池充电。外部电源将会通过有线车载充电模块为您提供HV内部加热器的电源。

图23 EV蓄电池冷却液温度传感器

图24 EV蓄电池温度控制框图

如果BECM确定需要蓄电池加热，将会激活EV蓄电池冷却液泵和EV蓄电池换向阀。BECM也会通过高速(HS)控制器局域网(CAN)电源模式0系统总线向自动温控模块(ATCM)发送加热请求。ATCM将激活以下部件：①气候控制换向阀；②气候控制冷却液泵；③HV内部加热器。

然后，气候控制系统将加热的气候控制冷却液从HV内部加热器引导至气候控制热交换器。气候控制热交换器(蓄电池热交换器)将气候控制冷却液的热量传输至EV蓄电池冷却液。这样将加热EV蓄电池冷却液，并使其循环流过EV蓄电池，以提高EV蓄电池的内部温度。当EV蓄电池内部温度高于规定温度时，BECM将停止向ATCM发送加热请求。然后，ATCM将停止高电压内部加热器、气候控制冷却液泵和气候控制换向阀的的运行。