在熱管理領域,目前比亞迪在海豚E3.0上做了嘗試,做了集成的熱泵技術;在刀片電池上面,也是和PHEV電池一樣,采用了直冷直熱技術(刀片電池上覆蓋直冷直熱板),以冷媒取代了傳統(tǒng)的冷卻液,直接對電池進行冷和加熱(預留薄膜加熱)。
從設計思路上,這套熱管理系統(tǒng)類似特斯拉集成化的閥島方案,對冷媒回路大規(guī)模集成,閥島結構把制冷劑回路大部分控制組件進行了集成,分成了電動壓縮機、前端模塊、熱管理集成模塊和車內(nèi)冷凝器和蒸發(fā)器三大塊,通過和電驅動系統(tǒng)進行軟件控制。
備注:這個電池的尺寸是比較大的。
▲圖1.比亞迪海豚熱管理系統(tǒng)的概覽
Part 1、整車熱管理系統(tǒng)組成
從組成上看,這套系統(tǒng)主要包括電池直冷制冷(內(nèi)部直冷板)、電驅動散熱(電機散熱器),所以整套系統(tǒng)圍繞制冷劑系統(tǒng)、冷卻液系統(tǒng)和冷卻液回路排氣管。
▲圖2.整車熱管理系統(tǒng)零部件框圖
制冷劑架構復雜,電池直冷、直熱,系統(tǒng)中有6個電磁閥和3個電子膨脹閥。如下圖所示,這個集成的閥體主要包括電池加熱、電池冷卻、空氣換熱、水源換熱、空調采暖、空調制冷,膨脹閥為7-9。
▲圖3.熱管理集成模塊,把各種電磁閥都集成在一起了
Part 2、熱管理系統(tǒng)工作模式
●空調采暖
采暖電子膨脹閥開啟工作,空調采暖電磁閥打開,包含低溫行駛和怠速工況。乘員艙有采暖需求,熱泵空調系統(tǒng)開啟電動壓縮機,吸收高壓系統(tǒng)余熱進行冷媒直接采暖,可開啟HVAC總成的PTC風加熱器。
▲圖4.熱泵采暖工作原理圖
●電池加熱
電池是很重要的一部分,比亞迪采用的是熱泵空調壓縮機及高壓系統(tǒng)發(fā)熱對電池包進行冷媒直接加熱,在低溫行駛和怠速兩種工況。
▲圖5.電池加熱工作原理圖
●熱泵系統(tǒng)空調采暖及電池加熱
同時需要給乘員艙采暖和電池加熱,熱泵空調系統(tǒng)開啟電動壓縮機,吸收高壓系統(tǒng)余熱進行冷媒直接采暖和電池加熱,必要時可以開啟HVAC總成的PTC風加熱器。
備注:電池電子膨脹閥和采暖電子膨脹閥開啟工作,電池加熱電磁閥和空調采暖電磁閥打開。
▲圖6.熱泵采暖及電池加熱同開工作原理
●電池冷卻(快充工況)
大功率充電,為使電池處于最佳的充電工作狀態(tài),防止充電時電池溫度過高,限制其充電功率,利用熱泵空調系統(tǒng)對電池包進行冷媒直接冷卻。
備注:電池電子膨脹閥開啟工作,電池冷卻電磁閥和空調制冷電磁閥打開。
▲圖7.電池冷卻工作原理圖
●空調制冷和電池冷卻(充電、怠速和行駛工況)
同時有乘員艙制冷及電池冷卻需求,為保證乘員艙制冷及電池包的充電工作狀態(tài),防止充電時電池溫度過高,限制其充電功率,利用熱泵空調系統(tǒng)對電池包及成員艙進行冷媒直接冷卻。
備注:電池電子膨脹閥和制冷電子膨脹閥開啟工作,電池冷卻電磁閥和空調制冷電磁閥打開。
▲圖8.空調制冷及電池冷卻同開工作原理圖
●空調加熱+電池冷卻(充電和行駛工況)
同時有乘員艙制冷及電池冷卻需求,為保證乘員艙制冷及電池包的充電工作狀態(tài),防止充電時電池溫度過高,限制其充電功率,利用熱泵空調系統(tǒng)對電池包及成員艙進行冷媒直接冷卻。
備注:電池電子膨脹閥開啟工作,采暖電磁閥和電池冷卻電磁閥打開。
▲圖9.空調采暖、電池冷卻工作原理圖
小結:
總體來看,這一波熱泵集成化,主要把需求軟件化,在不同A0-B平臺上不同的制冷需求,特別是電池不一樣,電驅動系統(tǒng)不一樣,乘客艙采暖和制冷需求量不一樣,要把這套系統(tǒng)玩得轉需要大量的軟件開發(fā)和調試。