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彩乐乐彩票网官方网站-捷豹I-Pace热办理体系技术研究
2019-12-14 03:19:53

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I-Pace热办理体系可完结多种热办理作业形式,结合自动格栅和冷却电扇的灵敏操控,可对整车空气动力学和整车能耗进一步优化。

【摘要】I-Pace作为捷豹旗下第一款纯电动跨界SUV,是捷豹路虎在新动力轿车范畴的局面之作。 I-Pace定坐落高端商场,选用前后轴双电机驱动型式,0~100 km/h加快时刻仅为4.8 s。 此外,为了提高冬天环境下的续驶路程,整车选用先进的热办理规划结构和操控体系。 本文首要对I-Pace热办理体系拓扑结构和特征作业形式进行剖析,为电动轿车热办理体系规划供给参阅。

前语

跟着轿车的电动化和智能化开展,电动轿车热办理体系也向着集成化、可控化和精准化方向开展,热办理体系规划结构越来越杂乱,对操控精度要求也越来越高。 为了完结电动轿车能量的合理使用,提高电动轿车高低温环境下的续驶路程,电动轿车热办理体系的规划和开发成为电动轿车整车能量开发的要点。 关于电动轿车而言,热办理体系不只影响乘用车驾乘舒适性,并且也牵涉到安全性和能耗问题。 怎么完结电动轿车实践环境下的续驶路程和舒适性之间的平衡,是电动轿车热办理体系规划急需解决的问题[1][2]。 本文以捷豹I-Pace车型为研讨目彩乐乐彩票网官方网站-捷豹I-Pace热办理体系技术研究标,对其先进热办理体系的拓扑结构和特征作业形式进行剖析,为电动轿车热办理体系规划供给参阅。

整车技术参数

I-Pace依据捷豹的全新eDM电动轿车模块化渠道打造,前后轴各安置一个电机驱动单元,完结前后轴50: 50的分量分配。 别的电池组安置于车辆地板下的前后轴中心,有助于下降车辆重心,改进整车驾驭特性。 车前部选用可控开度的自动进气格栅,为I-Pace热办理体系供给进气气流,合作机前盖上方的气流开孔,可供给更好的下压力和空气动力学效应,削减进气风阻,提高整车功用。 整车技术参数如表1所示。

热办理体系拓扑结构剖析

I-Pace整车热办理拓扑结构如图1所示,包含空调体系回路、电机体系回路、电池体系回路和暖风芯体回路[4]。

表1 整车技术参数 [3]

图1 I-Pace热办理体系拓扑结构[4]

当电池没有冷却需求和加热需求情况下,假如电池温度不均匀,最大温差超越必定规模,经过操控电池回路的电磁三通阀,对低温散热器进行旁通,水泵敞开,确保电池回路冷却水循环,完结电池温度均匀的意图[3],如图9所示。

在夏日环境下,空调体系选用传统空调循环回路,完结空调冷媒的相变进程,完结乘员舱制冷效果,一起可经过电池回路的Chiller(热交换器)与电池回路进行热交换,完结电池回路的自动冷却进程。 在冬天冰冷环境下,乘员舱有加热需求水逆,空调体系可经过阀门的操控,完结空彩乐乐彩票网官方网站-捷豹I-Pace热办理体系技术研究调体系热泵循环进程。 空调体系经过外界冷凝器或电机回路的Chiller进行相变吸热进程,空调冷媒再经由紧缩机紧缩后变成高温高压气体,流入内置冷凝器发作相变放热进程,与暖风芯体回路进行热交换,完结外界环境热量或电机回路废热向乘员舱的搬运。

电机回路首要担任对驱动电机、电控单元、车载充电机和DC/DC进行冷却。 在电机回路温度较高,有散热需求时,经由低温散热器对电机回路进行散热。

电池回路首要担任动力电池的热办理,因为动力电池对温度需求规模比较灵敏,要求电池回路具有加热和冷却功用。 在冰冷环境下,动力电池有加热需求,可经过热交换器,与暖风芯体回路之间进行热交换。 在高温环境下,动力电池有冷却需求,可经过低温散热器或Chiller对电池回路进行冷却。

暖风芯体回路首要担任对乘员舱和电池回路进行加热,在冰冷环境下,乘员舱有加热需求,可经过空调体系的内置冷凝器,完结热量向乘员舱内搬运,当热泵制热功率缺乏时,可选用高压PTC进行辅佐; 一起经过操控比例阀的敞开,操控流经电池回路热交换器的水流量,完结电池回路加热需求。

因为电池回路作业温度最低,大约在20℃左右,因此把电池回路的低温散热器安置在冷却模块最前端; 而电机回路作业温度比电池回路要高,因此电机回路低温散热器安置在第二排; 而空调回路均匀作业温度最高,因此把空调为界冷凝器放在冷却模块的第三排,这与传统燃油车安置方法不同; 冷却模块的最终安置的是电动冷却电扇,依据冷却单元的散热需求对冷却电扇进行操控。

热办理体系作业形式剖析

4.1 空调体系作业形式

空调体系首要有空调制冷形式和热泵制热形式两种[3],下面将对不同的作业形式进行具体介绍。

4.1.1 空调制冷形式

空调制冷形式,可进一步细化为两种作业形式,第一种是仅乘员舱有制冷需求,第二种是在乘员舱有制冷需求条件下,动力电池有自动冷却需求。

当环境温度较高,乘员舱有制热需求,而动力电池无自动冷却需求,此刻空调体系仅为乘员舱进行制冷,如图2所示。

图2 空调制冷形式[3]

经过操控阀门的开关状况,空调冷媒经由紧缩机引进至外界冷凝器进行散热,相变为高压液态后,经由膨胀阀进行减压,空调冷媒变为气液两相态,在乘员舱蒸腾器内进行蒸腾吸热,完结乘员舱制冷。

图3所示为,在乘员舱有制冷需求的条件下,动力电池有自动冷却需求。 此刻,空调冷媒经由外界冷凝器散热后,别离流经电池回路的Chiller和乘员舱蒸腾器,进行空调冷媒蒸腾吸热,完结空调体系一起对乘员舱和动力电池的冷却。

图3 空调制冷形式[3]

4.1.2 热泵制热形式

热泵制热形式可进一步细化为三种作业形式。 第一种是把外界环境作为热源,经过外界冷凝器蒸腾吸热的传统热泵形式; 第二种是经过电机回路的Chiller进行废热收回,完结热泵制热的作业形式; 第三种是把电机回路废热和外界环境作为热源的作业形式。

当环境温度较低,乘员舱有制热需求,电机回路无冷却需求的情况下,热泵体系经过外界冷凝器进行吸热,经热交换器,把热量传递给暖风芯体回路为乘员舱进行加热,如图4所示。

图4 热泵制热形式[3]

捷豹路虎的热办理工程师Nilabza Dutta,在2018年SAE热办理研讨会上指出,在0℃环境温度下,该形式下的热泵体系可从外界环境中收回1.9 kW的热量,与此一起,仅需求耗费0.3 kW的紧缩机功率,全体传递给乘员舱的热量为2.2 kW[4]。

在该形式下,假如热泵加热功率较小,不能满意乘员舱的制热需求,则暖风芯体回路上的高压PTC(Positive Temperature Coefficient,正温度系数热敏电阻)将开端作业,对暖风芯体回路进行辅佐加热。

图5所示为当环境温度较低、乘员舱有制热需求,一起电机回路有冷却需求的情况下,经过电机回路的Chiller,把电机回路的热量作为热泵热源,经热交换器,把热量传递给暖风芯体回路为乘员舱进行加热,完结乘员舱加热进程。

图5 热泵制热形式[4]

Nilabza Dutta在SAE研讨会上指出,在0℃环境温度下,该形式下的热泵体系可从电机回路中收回2.5 kW的热量,与此一起,仅需求耗费0.3 kW的紧缩机功率,全体传递给乘员舱的热量为2.8 kW[4]。

在该形式下,假如电机回路散热量较大,超出热泵取热才能,则经过电控三通阀,对流经低温散热器的冷却液流量进行调理,电彩乐乐彩票网官方网站-捷豹I-Pace热办理体系技术研究机回路剩余的热量经由低温散热器进行散热,完结电机回路的冷却进程[3]。

图6 热泵制热形式[3]

当环境温度较低,乘员舱有制热需求,一起电机回路有冷却需求,假如热泵体系从电机回路取热功率,不能满意乘员舱加热需求的情况下,热泵体系将会一起从电机回路和外界环境取热,经热交换器,把热量传递给暖风芯体回路为乘员舱进行加热,如图6所示。

空调体系首要担任对乘员舱温度进行调理,选用现在较为先进的喷气增焓热泵空调体系,可完结空调体系的夏日制冷需求和冬天制热需求。

需求阐明的是,在充电工况下,乘员舱有加热需求,为了完结乘员舱内温度快速呼应,直接选用暖风芯体回路的高压PTC进行加热。 在行进工况下,当环境温度十分低,热泵体系无法正常作业,乘员舱加热也只能选用暖风芯体回路的高压PTC进行加热。

4.2 电机体系作业形式

电机体系冷却形式首要有自加热形式、散热器冷却形式和热泵散热形式三种[3]。

在环境温度较低,整车冷启动工况下,电机体系经过调理电磁三通阀,操控电机回路冷却液活动方向,对电机回路的低温散热器进行旁通,因为电机回路无自动冷却,电机回路温度可快速升高到适宜的作业温度[3],如图7所示。

图7 自加热形式[3]

当电机温度较高,电机有冷却需求,一起乘员舱无加热需求或热泵体系不能作业的情况下,电机回路经过调理电磁三通阀,操控冷却液流经低温散热器,对电机回路进行冷却,如图8所示。

图8 散热器冷却形式[3]

当电机温度较高,电机有冷却需求,一起乘员舱热泵体系在作业的情况下,电机回路经过调理电磁三通阀,操控冷却液流经电机回路Chiller,把电机回路的废热传递给热泵空调体系,对电机余热进行收回使用,该形式与热泵空调体系制热形式相同,即图5所示。

4.3 电池体系作业形式

电池体系热办理形式首要有温度平衡形式、自动加热形式、低温冷却形式和自动冷却形式四种[3]。

Nilabza Dutta在SAE研讨会上指出,在-8℃环境温度下,该形式下的热泵体系可别离从外界环境和电机回路中收回1.5 kW和2.0 kW的热量,与此一起,仅需求耗费0.8 kW的紧缩机功率,全体传递给乘员舱的热量为4.3 kW[4]。

图9 温度平衡形式[彩乐乐彩票网官方网站-捷豹I-Pace热办理体系技术研究3]

图10 所示为电池自动加热形式,当环境温度较低,为了确保电池的正常作彩乐乐彩票网官方网站-捷豹I-Pace热办理体系技术研究业,电池回路有加热需求。

图10 自动加热形式[3]

在该形式下,暖风芯体回路经过调理电磁阀状况,把冷却液引进到与电池回路耦合的热交换器,电池回路经过热交换器与乘员舱暖风芯体回路进行热交换,为了削减电量耗费,选用热泵体系对暖风芯体回路进行加热,把热量直接传递到电池回路,热泵可选用外界环境或电机回路作为热源,完结热量的搬运。 假如不能满意热泵体系作业条件,则选用暖风芯体回路的高压PTC进行加热,经过Chil彩乐乐彩票网官方网站-捷豹I-Pace热办理体系技术研究ler把热量传递到电池回路。

当电池有冷却需求,一起环境温度低于电池温度的情况下,经过操控电池回路的电磁三通阀状况,把电池回路的冷却水引进到低温散热器,经过环境气流对电池回路进行散热[3],如图11所示。

图11 低温冷却形式[3]

当电池有冷却需求,环境温度高于电池温度,一起空调体系在敞开的情况下,选用空调体系对电池回路进行自动冷却[3],此刻空调体系引进一部分冷媒到电池回路的Chiller,冷媒在Chiller内进行蒸腾吸热,完结电池回路的自动冷却,该形式与空调体系制冷形式即图3所示。

4.4 热办理体系作业形式操控架构

I-Pace热办理体系,在冷却模块前端配备有自动格栅体系和进气风道,后端配有风道导风口。 针对不同的使用场景,结合自动格栅和冷却电扇的灵敏操控,可进一步优化整车空气动力学,完结热办理作业形式的细化。

经过热办理体系操控战略,对多种热办理作业形式进行灵敏切换,可确保整车热办理体系牢靠、安稳、高效运转,节省整车能量耗费。 I-Pace热办理体系操控架构如表2所示。

表2 I-Pace热办理体系操控架构[3]

别的,为了最大程度的拓宽整车续驶路程,I-Pace选用依据驾乘人员数量的智能环境操控体系,该体系可依据乘员舱的舒适性需求,对乘员舱进行温度分区操控,包含驾驭员操控、双温区操控、四温区操控和超低功率耗费四种形式操控。 依据热办理体系需求,操控乘员舱温度调理形式,在满意乘员舱舒适性的前提下,削减热办理体系能量耗费,拓宽整车续驶路程。

定论

(1)I-Pace作为捷豹路虎旗下第一款电动轿车,定坐落高端商场,空调体系选用喷气增焓热泵体系,可完结低温下的杰出作业功用,结合电机回路的Chiller,可完结电机废热的收回使用。

(2)I-Pace电机回路与电池回路作为两个独立回路,均配备有低温散热器,冷却体系操控上相对便利。 别的两体系在规划上并没有直接耦合,但借助于热泵体系,可完结电机回路废热对电池回路的加热效果。

(3)I-Pace热办理体系可完结多种热办理作业形式,结合自动格栅和冷却电扇的灵敏操控,可对整车空气动力学和整车能耗进一步优化。

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