捷豹I-PACE纯电动汽车热管理系统(五)

文/河北 石德恩

(接2020年第6期)

9.空调隔离阀

空调(A/C)隔离阀如图36所示。其中，有5个空调隔离阀通过阀块连接。电磁阀负责执行空调系统中制冷剂的分配，会导致不同的制冷剂液流方向，因此这就实现了不同的工作模式，例如冷却、加热模式以及混合操作，这取决于热流量要求。

空调隔离阀SOV1、2、4和5的内部都有一个用于控制制冷剂流量的球阀，这些空调隔离阀都是步进控制式的阀。隔离阀3是全开或全闭阀，不具备控制制冷剂蒸发的能力。在打开时，该阀将允许制冷剂流至固定限流管，此限流管会使制冷剂蒸发并进入蒸发器中。空调隔离阀TXV2也称电子膨胀阀EXV2，当回收热交换器用作蒸发器时，空调隔离阀TXV2用作节温器膨胀阀(TXV)。ATCM控制空调隔离阀TXV2的开启，以调节制冷剂流量，从而控制回收热交换器从外部空气收集到的热量。各阀的作用如下：

(1)SOV1：当需要座舱冷却和蓄电池冷却时，隔离通向间接冷凝器的制冷剂回路。

(2)SOV2：当处于热泵模式1、2、3以及再热模式2时，隔离通向OHE的制冷剂回路。

(3)SOV3：当在车辆插接电源并进行充电的情况下请求蓄电池冷却时，以及当处于热泵模式1、2和3时，隔离通向蒸发器的制冷剂回路。

(4)SOV4：当需要座舱冷却和蓄电池冷却时，隔离来自间接冷凝器的制冷剂回路。

(5)SOV5：隔离通向外部换交换器(OHE)的制冷剂回路。

图36 空调隔离阀

(6)电子膨胀阀EXV2：EXV2具有三个功能，第一个功能是全开，以便允许制冷剂以液态形式自由地从OHE中流过。第二个功能是部分开启，以便在回路处于热泵模式2和3时限制制冷剂流量，这就迫使制冷剂变为蒸汽形式，以便在OHE内完成从液态变为气态的状态变化。第三个功能是关闭并阻止任何制冷剂流向OHE，在回路处于热泵模式RH1和RH2时会发生这种情况。

所有隔离阀由供暖、通风和空调(高压AC)控制模块ATCM控制。隔离阀3也称前空调隔离阀，由ATCM硬线控制。其余5个阀位于局域互联网络(LIN)总线上。四个切断阀中的三个阀都是在没有电流时由弹簧打开，而另一个阀是在没有电流时由弹簧关闭。切勿调换空调系统中不同位置的空调隔离阀，因为这样它们将无法正常工作。

10.气候控制间接冷凝器

间接冷凝器传递来自制冷剂的热量，而座舱冷却液回路利用这些热量通过加热器芯为座舱加热。间接冷凝器是制冷剂和冷却液间的热交换器，同时它也是一个空调系统部件。其工作方式与传统空调冷凝器相同。与传统空调不同的是，它将空调系统中制冷剂的热量传输至气候控制冷却液，这与传统空调冷凝器相反，传统空调将制冷剂中的热量散发到外部空气中。被加热的冷却液再流过气候控制总成中的加热器芯，冷却液中的热量用来加热乘客舱。自动温控模块(ATCM)通过操作所需的空调隔离阀，以控制流至气候控制间接冷凝器的制冷剂流量。

11.电动驱动冷却器

电动驱动冷却器位于前舱中。电动驱动冷却器使用来自空调系统的制冷剂，以冷却电动驱动温度控制系统中的冷却液,同时吸取热量以加热座舱。ATCM模块使用局域互联网络(LIN)总线控制电动驱动隔离阀。隔离阀为常闭阀，根据来自ATCM的LIN信号打开。ATCMLIN信号通过调节隔离阀的开度，控制电动驱动冷却液所需的冷却量。隔离阀实际上是个电子膨胀阀(EXV1)，它在本质上是一个电动膨胀阀(TXV)，可实现从全闭至全开的全面控制，其操作不依赖于热变化。电子膨胀阀EXV的优点在于能够在不依赖制冷剂温度的情况下实现全面控制。在制冷剂双向流动且需要能够完全关闭以防止制冷剂流动的区域也需要使用EXV，它也可能根据要求让制冷剂节流减压以蒸发。制冷剂回路中安装了两个EXV，即EXV1和EXV2，它们由高压AC控制模块通过LIN总线控制。

12.高压(HV)蓄电池冷却器

电动车(EV)蓄电池冷却器位于前舱中。电动车蓄电池冷却器使用来自空调系统的制冷剂冷却电动车蓄电池温度控制系统中的电动车蓄电池冷却液。电动车蓄电池冷却器包含一个恒温膨胀阀(TXV)，以控制流经的制冷剂。它是一种机械式TXV，与其他空调系统中所用的相同。高压蓄电池冷却器恒温膨胀阀上集成了一个12V隔离阀。ATCM控制电动车蓄电池冷却器隔离阀。隔离阀为常闭阀，根据来自ATCM的信号打开。隔离阀有2针脚接线接头，分别是来自ATCM的12V和接地连接。所以，这是一个电子恒温膨胀阀(ETXV)，若要打开该ETXV，则需要具有12V电源。ETXV上集成的电磁阀仅在需要蓄电池冷却时打开，此时允许制冷剂流过蓄电池冷却器。制冷剂流量由TXV调节。

13.制冷剂管道、软管和阀块

制冷剂管道、软管和阀块如图37所示。制冷剂管和软管以及5个阀块和2个止回阀将所有空调系统部件连接在一起。

回路中一共安装了两个止回阀，一个位于蒸发器的出口中。另一个止回阀位于电动驱动冷却器和高压蓄电池冷却器的出口处。图38所示是止回阀1，其作用是在未使用蒸发器时防止制冷剂油和液体流入蒸发器和流至固定限流管。图39中所示是止回阀2，其作用是在未使用蓄电池冷却器和电动驱动冷却器时防止制冷剂油和液体流入这些部件。

图37 制冷剂管道、软管和阀块

图38 止回阀1

图39 止回阀2

五、空调(制冷)回路说明与操作

1.概述

空调系统的运行由自动温控模块(ATCM)控制。ATCM通过高速(HS)控制器局域网(CAN)电源模式0系统总线与高压蓄电池电量控制模块(BECM)与动力传动系统控制模块PCM进行通信。ATCM调节电动空调压缩机的电源，以满足温度控制要求的需求。ATCM将在以下系统提出空调系统请求时，控制制冷剂流量，并对电动车蓄电池的使用降至最低包括：乘客舱的气候控制加热和冷却、电动车蓄电池温度控制系统(由BECM控制)、电动驱动温度控制系统(由PCM控制)。

空调系统回路示意图如图40所示。ATCM通过局域互联网络(LIN)总线控制电动空调压缩机。电动空调压缩机驱动制冷剂循环。ATCM接收各空调温度压力传感器和空调系统的要求，控制系统中的循环制冷剂流量和压力差。

图40 空调系统回路示意图

(1)空调(AC)

空调(AC)有不同的模式，不同模式相关的冷剂循环的原理简述如下。

空调(AC)1-作为传统空调系统，外部热交换器(OHE)散发热量。蒸发器中的制冷剂吸收座舱空气中的热量，冷却客舱。

空调(AC)4-作为传统空调系统，OHE散发热量。蒸发器中的制冷剂吸收座舱空气中的热量，并通过高压蓄电池冷却器吸收高压蓄电池冷却液回路中的热量，冷却客舱和高压蓄电池。

空调(AC)5-仅在车辆插接电源进行充电时，吸收高压蓄电池冷却液回路中的热量，冷却客舱和高压蓄电池。

(2)热泵(HP)

热泵具有三种工作策略，三者均向间接冷凝器提供热量，通过间接冷凝器的热交换，进而加热座舱冷却液回路。

热泵(HP)1-电动驱动冷却器将其冷却液回路中的热量传递至制冷剂回路，间接冷凝器利用这些热量对座舱进行加热。

热泵(HP)2-OHE中的空调制冷剂吸收外部空气中的热量，间接冷凝器利用这些热量加热座舱。

热泵(HP)3-热泵1和2的组合，制冷剂吸收OHE的热量以及电动驱动冷却液回路中的热量，然后通过间接冷凝器加热座舱。

(3)再热(RH)

再热(RH)用于对座舱进行除湿。

再热(RH)1-制冷剂通过蒸发器吸收来自座舱空气的热量，通过间接冷凝器加热座舱冷却液。然后，加热器芯将会再次对座舱空气进行加热，该流程将会对座舱进行除湿。

再热(RH)2-制冷剂通过蒸发器吸收来自座舱空气的热量，以及电动驱动冷却液回路的热量，通过间接冷凝器加热座舱冷却液。然后，加热器芯将会再次对座舱空气进行加热，该流程将会对座舱进行除湿。

2.客舱加热的说明

电动汽车气候控制系统系统是通过电动驱动和外部空气的热量执行乘客舱加热的。在某些条件下，会启用高压电加热器。

(1)来自电动驱动的热量

空调系统使用制冷剂将电动驱动的热量传输至气候控制系统，然后传输至乘客舱。热量从电动驱动冷却器中的冷却液中散发，然后通过制冷剂从液体到蒸汽的状态转换，将热量传输给制冷剂。然后，在气候控制间接冷凝器中，制冷剂的状态变化逆转，蒸汽冷凝为液体制冷剂，从制冷剂中释放热量。

(2)来自外部空气的热量

空调系统也使用来自外部空气的热量，以供加热乘客舱。使用回收热交换器(外部热交换器OHE)作为蒸发器，通过制冷剂从液体到蒸汽的状态转化，从外部空气回收热量。然后，电动空调压缩机将制冷剂蒸汽循环至气候控制间接冷凝器。在气候控制间接冷凝器中，制冷剂的状态变化逆转，蒸汽冷凝为液体制冷剂，从而从制冷剂中释放热量。

(3)间接冷凝器的热交换

间接冷凝器的热交换用来为乘客舱加热。在间接冷凝器，来自制冷剂的热量被传输至气候控制间接冷凝器中的冷却液，并通过冷却液泵循环至气候控制总成中的加热器芯。鼓风机使空气流经加热器芯，将热量传输到乘客舱空气，从而加热乘客舱。在车辆静止时，或仅使用电动驱动温度控制系统不能提供足够的热量时，将使用来自外部空气的热量对乘客舱进行加热。

使用来自电动驱动温度控制系统和外部空气的热量，可以减少高压(高压)内部加热器的操作时间。尤其在寒冷天气条件下，这可提高车辆乘客舱的加热效率，并增加车辆行驶的距离。

3.空调1(AC1)(冷却座舱，传统空调系统操作)

空调1(AC1)系统操作回路示意图如图41所示。空调操作模式AC1仅在环境气温(AAT)超过0°C时正常工作。自动温控模块(ATCM)通过高速(HS)控制器局域网(CAN)电源模式0接收来自动力传动系统控制模块(PCM)的环境温度传感器(AAT)数据。在AC1模式下，空调系统由ATCM控制，与传统的空调系统工作方式相同。气态制冷剂被电动空调压缩机压缩。然后，制冷剂流过外部热交换器(OHE)。该部件(OHE)位于车辆冷却模块成型件的前方。在传统空调系统中，称为冷凝器。经过OHE后，制冷剂流过两个打开的隔离阀和一个固定限流管，然后制冷剂将会进入蒸发器汽化，此时发生状态变化，制冷剂吸收了蒸发器周围的座舱空气中的热量。流出蒸发器时制冷剂处于气态，然后它将会流过一个单向阀和蓄能器，最后返回电动空调压缩机。

图41 空调1(AC1)回路示意图 (未完待续)