純電動汽車學習入門(十三)
——輔助系統(下)

◆文/北京 李玉茂

(接上期)

(2)PTC技術參數

加熱器總成設有1.5kW和2kW兩組PTC加熱元件，如圖16所示，高壓+與兩組加熱元件的公共端連接，元件的另一端連接PTC控制器。PTC控制器根據空調控制單元指令，可以接通一組或同時接通兩組加熱元件，技術參數見表3。

表3 PTC技術參數

圖16 PTC電氣連接

(3)PTC控制原理

PTC控制主板如圖17所示，PTC控制原理如圖18所示。

圖17 PTC控制主板

圖18 PTC控制原理圖

3.熱泵式空調系統

(1)部件特點

熱泵式空調系統如圖19所示，該系統與單一制冷系統比較，改動和增加的零部件有：冷凝/蒸發器、熱泵加熱器、制冷電磁閥1、制冷電磁閥2、制熱電磁閥1、制熱電磁閥2、電子膨脹閥1、電子膨脹閥2、制冷劑管路。制冷時“冷凝/蒸發器”作為冷凝器，制熱時“冷凝/蒸發器”作為蒸發器，其容積比單一制冷功能的冷凝器大。由于制冷劑管路要適應制冷和制熱，所以比單一制冷劑管路變得復雜。

圖19 熱泵式空調系統

(2)制冷工作原理

如圖20所示，開啟A/C開關，電動壓縮機運轉，制冷電磁閥1與2通電后打開，制熱電磁閥1與2未通電關閉；電子膨脹閥1通電后打開，電子膨脹閥2未通電關閉。壓縮機高壓口輸出高溫高壓氣態制冷劑，通過制冷電磁閥1，流入位于車廂外的“冷凝/蒸發器”中釋放熱量冷卻。制冷劑冷卻后變為高溫高壓液態制冷劑，流入儲液干燥罐進行過濾和脫水。再流過電子膨脹閥1，經節流變為低溫低壓霧狀制冷劑，在位于空調箱內的蒸發器中吸收熱量蒸發，變為低溫低壓氣態制冷劑。電動壓縮機將低溫低壓氣態制冷劑再次吸入及壓縮，形成制冷劑循環。

圖20 制冷工作原理

(3)制熱工作原理

如圖21所示，打開空調加熱開關，電動壓縮機運轉，制冷電磁閥1與2未通電關閉，制熱電磁閥1與2通電后打開；電子膨脹閥1未通電關閉，電子膨脹閥2通電后打開。壓縮機高壓口輸出高溫高壓氣態制冷劑，通過制熱電磁閥1，流入位于空調箱內的熱泵加熱器釋放熱量冷卻。制冷劑冷卻后變為高溫高壓液態制冷劑，流入儲液干燥罐進行過濾和脫水。再流過電子膨脹閥2，經節流變為低溫低壓霧狀制冷劑，在位于車廂外的“冷凝/蒸發器”中吸收熱量蒸發，變為低溫低壓氣態制冷劑。然后通過制熱電磁閥2，電動壓縮機將低溫低壓氣態制冷劑再次吸入進行壓縮，形成制冷劑循環。

圖21 制熱工作原理

4.遠紅外式加熱器

電動汽車攜帶的電量僅幾十千瓦時，目前電動汽車主要采用PTC加熱器，延用燃油汽車空調箱和風道吹送暖風的方式進行制熱。吹風式制熱系統效率低、車內升溫慢、熱量損失大，由于消耗電量多而縮短車輛的續駛里程。遠紅外制熱系統，采用若干塊電熱膜鋪設于駕駛艙內的腳墊、腿墊、坐墊、靠背墊和儀表臺，通過控制裝置通電后發熱。電熱膜貼近人體，取暖速度快、發熱效率高，每個座位設分控制開關，控制每一片屬于該座椅乘員的加熱墊工作，可以獨立控制又可以通過總開關控制。貼近人體加熱僅有200～300W的功率，僅為吹風式制熱消耗電量的十分之一。

三、冷卻系統

1.作用與冷卻液路徑

(1)作用

動力電池、電機、電機控制器、車載充電機效率低于100%，在能量轉化過程中產生大量的熱量。通常動力電池的最高溫度為55℃，高于此溫度會損壞電池，并且存在爆炸的危險。通常電機的最高溫度為80℃，高于此溫度會損壞絕緣和降低使用壽命。通常電機控制器的最高溫度為60℃，高于此溫度會損壞半導體結點、電路，使得電阻器的阻值增加，甚至燒壞元件。冷卻系的作用是對發熱部件及時冷卻，保證其正常運行。

(2)冷卻液路徑

充電機采用自然冷卻，殼體外部設有散熱片，冷卻液路徑如圖22所示，冷卻液循環原則是先冷卻工作溫度低的部件，再冷卻工作溫度高的部件。

圖22 不包括充電機的路徑

充電機采用水冷，冷卻液路徑如圖23所示。

圖23 充電機冷卻液冷卻

2.冷卻系統組成

冷卻系統主要由電動水泵、水管、電機控制器水套、電機水套、散熱器、膨脹水壺、冷卻液、電動風扇組成，如圖24所示。

圖24 冷卻系統

(1)電動水泵

水泵是冷卻液循環的動力元件，作用是對冷卻液加壓，促使冷卻液流動，帶走系統散發的熱量。水泵具備自吸功能，在進水管內有空氣的情況下，利用水泵工作時形成的負壓(真空)，在大氣的作用下將低于進水口的水吸入，再從出水口排出。電動水泵如圖25所示，采用永磁無刷直流電機，整個部件中沒有動密封，浮動式轉子與葉輪注塑成一體，冷卻液經過定子與轉子之間。嚴禁水泵在沒有冷卻液的情況下空載運行，否則會導致水泵損壞。

圖25 電動水泵

電動水泵一般安裝在前縱梁處，位于冷卻系統的較低位置，北汽新能源EV200的電動水泵技術參數見表4。

表4 電動水泵技術參數

(2)膨脹水壺

膨脹水壺的作用是為冷卻系統的排氣、膨脹和收縮提供受壓容積，補充冷卻液和緩沖熱脹冷縮的變化，同時也作為冷卻液加注口，膨脹水壺不能加注過滿和無冷卻液。

(3)電動風扇

電動風扇的作用是提高流經散熱器、冷凝器的空氣流速和流量，增強散熱能力，并冷卻機艙內其他附件。電動風扇一般采用不對稱的6葉扇葉，以減少共振。一般采用雙風扇結構，一個電機運轉作為低速，兩個電機運轉作為高速。或采用兩個電機串聯作為低速，兩個電機并聯作為高速。

根據滯洪區情況和塔基工程線路要求，模型范圍確定為西起泃河南周莊閘，東到州河右岸，東西長15km；南以泃河左堤為邊界，北至青甸洼頂高地，南北最大寬度16km。二維蓄滯洪區剖分為4189個結點、5088個單元和9276個通道。

3.冷卻系統控制策略

散熱器風扇同時給冷凝器和散熱器提供強制冷卻風，故風扇運行策略是受空調壓力與整車熱源溫度雙需求控制，兩者擇高不擇低，見表5。

表5 冷卻系統控制策略

4.冷卻液

冷卻液由防凍液和蒸餾水構成，防凍液采用乙二醇。如圖26所示，應在電機降溫后檢查，液位應在高限與低限之間。如果液位低于下限(MIN)，應添加防凍液或蒸餾水，使液位升到上限(MAX)。普通防凍液每兩年更換一次，長效防凍液更換年限依據相關說明即可。放出冷卻液：打開膨脹壺蓋，如有放水閥則打開，如沒有放水閥則拆開最低位置的水管。加注冷卻液：加注后運轉水泵，待膨脹罐液位下降后補加冷卻液。

圖26 檢查冷卻液位

5.動力電池冷卻

(1)鎳鈷錳鋰電池

自發熱傾向不明顯，利用智能熱管理控制系統可將動力電池保持在合適的溫度，無須主動冷卻。

特斯拉model S采用18650鋰離子電池，設有熱管理系統，有一套專門的液體循環管理系統圍繞著每一節電池，如圖27所示，隔離板內部的液體根據實際溫度可以靜態也可以流動。

圖27 特斯拉動力電池

(3)比亞迪磷酸鐵鋰電池

比亞迪磷酸鐵鋰電池設有電池包熱管理系統(圖28)，主要由水泵、板式換熱器、加熱器、電池包水道(圖29)、散熱器、水溫傳感器、電子膨脹閥2、熱管理控制單元組成。

圖28 電池熱管理系統

圖29 電池包冷卻液管路

板式換熱器如圖30所示，內部的冷卻液包圍制冷劑管路，有4個接口，冷卻液進口和出口，制冷劑進口和出口。冷卻液溫度低時加熱器、水泵工作，冷卻液循環，加熱到規定溫度停止加熱。當單體電池溫差大于5℃，水泵工作，冷卻液循環，均衡各單體電池溫度。當電池包溫度大于35℃，電子膨脹閥2打開，制冷劑流入板式換熱器中的制冷劑管路，蒸發吸熱，冷卻液溫度降低到33℃停止制冷。

圖30 板式換熱器

四、制動助力系統

1.電動真空泵

(1)組成

燃油汽車制動助力器的真空源是進氣歧管，純電動汽車增設電動真空泵作為真空源，如圖31所示。電動真空泵系統主要由電動真空泵、真空管、單向閥、三通、真空儲存罐、真空助力器、VCU、壓力傳感器等組成，如圖32所示。

圖31 電動真空泵

圖32 電動真空泵系統

(2)工作過程

行車前低壓上電，VCU自檢，如果真空罐內的真空度小于設定值(一般50kPa)，真空壓力傳感器輸出相應電壓值送至控制單元，VCU指令電動真空泵轉動。當真空度達到75kPa后，控制單元指令真空泵停止轉動。當真空消耗，真空度低于50kPa，真空泵再次工作。

(3)電路圖

真空泵電路如圖33所示，供電電壓12V，熔絲的熔斷電流30A，真空壓力傳感器的三條導線是5V、信號線、接地。

圖33 真空泵電路圖

2.電動助力器

(1)優點

電動助力器的優點是不依賴真空源，無需真空泵和真空軟管，體積更小，重量更輕，布置難度低。同時電動助力器的工作機理保證了助力效果不受外界氣壓影響，制動系統沒有“高原反應”，在復雜條件下依然能提供平穩的助力作用。

(2)博世iBooster

博世公司生產的iBooster電動助力器如圖34所示，踩下制動踏板后，推桿產生位移，控制單元根據位移量計算得出應提供的扭矩，指令電機運轉，再由傳動裝置將扭矩轉換為伺服力。伺服力與踏板力共同作用，制動主缸對輪缸提供液壓力，實現助力效果。iBooster 2.0技術參數：電壓范圍9.8～16V，電機功率450W，助力5.5kN，自由行程小于2mm，使用4條螺栓安裝。

圖34 iBooster電動助力泵

(未完待續)