文章來源：江鈴汽車股份有限公司 1前言 純電動車型冬季續(xù)航衰減主要來自于兩點：一，電池包可用容量受低溫直接影響；二、純電動汽車冬季暖風空調熱源來自電能而非發(fā)動機余熱。不難發(fā)現(xiàn)，在當前動力電池技術沒有重大提升的局面下，高度集成化的熱管理和高效節(jié)
純電動車型冬季續(xù)航衰減主要來自于兩點：一，電池包可用容量受低溫直接影響；二、純電動汽車冬季暖風空調熱源來自電能而非發(fā)動機余熱。不難發(fā)現(xiàn)，在當前動力電池技術沒有重大提升的局面下，高度集成化的熱管理和高效節(jié)能空調技術，是解決以上問題的關鍵路徑。本文將從四通閥和高效熱泵空調兩方面，提供行之有效的解決方案。本文的測試評價方法采用 2019年的新版中汽研《EV-TEST（電動汽車測評）管理規(guī)則》，用標準統(tǒng)一的測試規(guī)范評價中國工況（后文簡寫CLTC-P）冬季低溫續(xù)航衰減情況，引入更多的中低速、怠速工況，更加貼合中國車主實際用車情況，有利于解決顧客對公告續(xù)航與實際續(xù)航符合度的疑問。在這里，我們使用低溫續(xù)航衰減比例（相比常溫續(xù)航）來衡量低溫續(xù)航的水平，如下：（ 2）L1：常溫續(xù)航km，試驗環(huán)境溫度：(25±5)℃，續(xù)航工況：中國乘用車行駛工況CLTC-P；（ 3）L2：低溫續(xù)航km，試驗環(huán)境溫度：(-7±3)℃，續(xù)航工況：中國乘用車行駛工況CLTC-P；純電動車型冬季低溫行車或充電時， 整車熱管理的設計要點是管控三電系統(tǒng)運行下最佳溫度區(qū)間。四通閥采用集成式熱管理的設計理念，將電機水路和電池包水路連通，在電池包沒有對應的熱管理請求時，利用電機的余熱以及電機系統(tǒng)的散熱功能給電池包進行加熱或冷卻，提高能量利用率，降低電池包低溫性能衰減，使顧客用更低的使用成本獲得更優(yōu)的續(xù)航和駕駛性體驗。電機冷卻水路主要零部件：電機及控制器、 DCDC+OBC、低溫散熱器、副水箱、水泵、兩位三通閥及其管路等；電池包加熱及冷卻水路主要零部件：電池包水套、副水箱、水泵、chiller換熱器、電池包PTC等；四通閥：連接電機和電池包水路。四通閥集成熱管理分為常規(guī)、預加熱和預冷卻三種工作模式，低溫續(xù)航優(yōu)化的重點在于預加熱模式利用電機余熱對電池包進行加熱。通過環(huán)境溫度、電機溫度、電池包溫度綜合判斷，默認狀態(tài)下，四通閥處于關閉狀態(tài)，電機水路和電池包水路相互獨立，分別根據(jù) VCU/BMS控制指令的最高需求調控水泵和風扇的工作狀態(tài)。當滿足一定條件時，進入余熱回收階段，四通閥關閉，兩位三通閥關閉，電機水路蓄熱。當滿足一定條件時，進入預加熱階段，四通閥開啟，兩位三通閥關閉，風扇關閉，兩個水泵同時工作，電池包入口水溫高于電芯溫度，電池包溫度上升。當條 件不滿足時，退回默認狀態(tài)。相較于 PTC（Positive Temperature Coefficient后文簡寫PTC）消耗電能制熱，熱泵空調制熱原理為：熱量從溫度較低的車外向溫度較高的車內傳遞。熱泵空調關鍵零部件與傳統(tǒng)車在空調較為相似 :包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、水冷凝器、電池包換熱器等。利用換向閥改變制冷劑流向，將蒸發(fā)器在反向循環(huán)中充當冷凝器進行放熱，即實現(xiàn)了熱量從相對低位（車外）運輸?shù)较鄬Ω呶唬ㄜ噧龋?。當溫度較低或者外換熱器結霜的情況下，熱泵空調無法繼續(xù)制熱，采用PTC制熱作為補充熱源，提高顧客的使用舒適度。熱泵空調能效比相比 PTC大大提升，配 置熱泵空調的純電動車型在冬季低溫續(xù)航的表現(xiàn)上具有顯著優(yōu)勢。在低溫續(xù)航試驗中，電子風扇占熱泵空調系統(tǒng)能耗 15%～40%。增加車速、環(huán)境溫度、系統(tǒng)高壓、熱泵工作模式等控制邊界優(yōu)化電子風扇工作檔位請求，空調控制器傳輸?shù)絍CU，根據(jù)整車控制指令的最高需求調控電子風扇工作狀態(tài)，大幅降低風扇能耗，可有效降低冬季低溫因開空調采暖造成的續(xù)航衰減。前文 3.1熱泵空調工作原理已經闡述了，為了保證熱泵空調系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，采用PTC制熱作為輔助熱源，提升顧客體驗?；诋斍暗募夹g方案，優(yōu)化空調模塊軟件策略，以環(huán)境溫度、車內溫度、車外溫度、蒸發(fā)器表面溫度為邊界輸入，空調控制器調控內外循環(huán)風門開度，通過不同環(huán)境溫度下的轉鼓試驗空調標定驗證，在確保行車過程中前擋風玻璃不起霧的前提下，最大限度降低PTC能耗。如圖 4四通閥對電池包溫升及放電容量的優(yōu)化效果對比，電池包溫升速率明顯提升，平均溫度提高約2℃，電池包總放電量提升約2.5%。對冬季續(xù)航和駕駛性能優(yōu)化明顯。如圖 5，冬季低溫續(xù)航試驗中，優(yōu)化后的高效熱泵空調系統(tǒng)，帶PTC輔助熱源，系統(tǒng)平均能耗相比傳統(tǒng)PTC下降超過40%。表 1對比了不同方案低溫續(xù)航（-7℃） 相比常溫續(xù)航衰減比例：四通閥集成式熱管理技術和高效熱泵空調，是優(yōu)化電動車冬季低溫續(xù)航行之有效的解決方案。（ 1）四通閥集成式熱管理技術，在低溫續(xù)航（-7℃）CLTC-P試驗中，電池包平均溫度提高約2℃，電池包總放電量提升約2.5%；（ 2）高效熱泵空調通過優(yōu)化電子風扇檔位控制和內外循環(huán)風門開度控制策略，相比傳統(tǒng)PTC加熱采暖，系統(tǒng)節(jié)能超過40%；（ 3）低溫（-7℃）CLTC-P續(xù)航試驗中，相比傳統(tǒng)PTC空調采暖方式，低溫續(xù)航衰減比例下降約10%。
廣告
廣告 
