以宝马i3车型为例。宝马i3的高压电池单元直接通过制冷剂进行冷却。空调系统的制冷剂循环回路由两条并联支路构成,一条用于车内冷却,一条用于高压电池单元冷却。两条支路各有一个膨胀和截止组合阀,相互独立地控制冷却功能,如图7-1-1所示。蓄能器管理电子装置可通过施加电压控制并打开膨胀和截止组合阀,这样可使制冷剂流入高压电池单元内,在此膨胀、蒸发和冷却。车内冷却同样根据需要来进行。蒸发器前的膨胀和截止组合阀同样可以电气方式进行控制,由发动机电气电子系统EDME进行控制。 进行冷却时,电池将热量传至制冷剂,电池通过这种方式得以冷却,制冷剂蒸发,随后电动制冷剂压缩机将制冷剂压缩至较高压力水平,之后通过冷凝器将热量排放到环境空气中,并以此方式使制冷剂重新变为液态聚集状态,通过降低膨胀阀内的压力水平使制冷剂能够重新吸收热量。通过这种方式可在较高车外温度和较高驱动功率(约1000W)下产生冷却功率。 制冷剂循环回路如图7-1-2所示。 为了通过制冷剂进行电池冷却,在电池模块下方带有铝合金平管构成的热交换器,它与内部制冷剂管路连接在一起,进行冷却时有制冷剂流过。高压电池冷却管路如图7-1-3所示。
在相反的情况下,例如,多日将i3停放在0℃以下的户外时,应在行驶前或充电前使电池加热至最佳温度水平。通过充电电缆将车辆与电网连接并选择了车辆温度调节功能时也能调节电池温度。对电池进行加热时会启用高压系统并使电流经过加热丝。加热丝沿冷却通道布置,如图7-1-4所示。由于冷却通道与电池模块接触,因此加热丝产生的热量会传至电池模块和电池。
加热装置控制功能同样集成在高压电池单元内,为此在安全盒(S-Box)内带有一个通过局域CAN2与SME控制单元进行通信的微控制器、一个电子开关元件以及一个用于监控加热功率的电流和电压传感器。根据需要最大功率可达1000W。安全盒内部电气结构如图7-1-5所示。
在高压电池单元内部(图7-1-6),制冷剂在管路和铝合金冷却通道内流动。通过入口管路流入的制冷剂直接在高压电池单元接口处分别进入两条供给管路。之后再次分别进入两个冷却通道并在冷却通道内吸收电池模块的热量。在冷却通道末端制冷剂被输送至相邻冷却通
道内,由此回流并继续吸收电池模块的热量。
最后,带有蒸发制冷剂的四条管路重新汇集到一起,一条共同的回流管路通到抽吸管路接口处。在其中一条供给管路上还有一个温度传感器,传感器信号用于控制和监控冷却功能。
该信号直接由SME控制单元读取。
为了确保冷却通道完成排出电池模块热量的任务,必须以均匀分布的作用力将冷却通道整个面积压到电池模块上。该压紧力通过嵌有冷却通道的弹簧条产生。弹簧支撑在高压电池
单元壳体上,从而将冷却通道压到电池模块上。制冷剂管路、冷却通道和弹簧条构成了一个单元,进行修理时只能以单元形式更换。
i3标配基本型膨胀和截止组合阀如图7-1-7所示。该阀通过一根直接导线由SME控制单元进行控制。电气控制可识别出两种状态:控制电压为0表示阀门保持关闭状态;控制电压为12V表示阀门打开。像传统的空调系统膨胀阀一样,该膨胀和截止组合阀也根据制冷剂温度自动调节其开度。
带有热力泵的i3汽车上,在制冷剂循环回路内使用其他阀门来实现热力泵的不同运行状态。其中也包括高压电池单元上的膨胀和截止组合阀。该阀门可进行电动调节,可连续调节开度(0~100%)。在此不由SME控制单元控制,而是由热力泵控制单元进行控制。
