深度:研判比亚迪e平台 3.0一体化热管理(基于冷媒)系统技术状态

2021年4月29日,新能源情报分析网发布《深度:研判比亚迪e平台 3.0架构及一体化热管理系统技术状态》一文,旨在解读比亚迪在上海车展期间推出的e平台 3.0车型平台解决方案技术特点。在e平台 3.0架构下,引入车身一体化的刀片电池、基于SiC功率器件“8合1”电驱+电控总成、域控制+BYD OS的全新设计技术同时,更是全行业最先应用基于冷媒介质的一体化热管理技术(控制策略)。


在比亚迪官方制作的e平台 3.0宣传片中,提到了“宽域工作温度-摆脱地域限制”这一关键信息点。显然,基于冷媒介质的一体化热管理技术,将会用于那款“0-100公里加速2.9秒”的超级电动四驱车,在寒冷和高温环境都保持较低的能耗状态。


截至目前,基于冷媒介质的一体化热管理系统只出现在e平台 3.0架构展具中。

红色箭头:热泵电动空调压缩机

蓝色箭头:刀片电池前端的冷却/预热管路(一进一出)

黑色箭头:膨胀压力调节阀体

白色箭头:一体化热管理控制集成模块

黄色箭头:一体化热管理控制集成模块的冷/热量交换器

绿色箭头:“8合1”电驱+电控系统冷却管路

比亚迪e平台 3.0的一体化热管理(冷媒介质)技术,是以热泵电动空调压缩机为基础,一体化热管理控制模组为核心,对产生的“冷量”或“热量”再分配至不同需求单位(驾驶舱、刀片电池、电驱动)。


以比亚迪汉EV为广泛代表车型,动力电池热管理控制系统高温散热流程如下:

电动空调压缩机输出冷量(冷媒)至水冷板控制模组,带有动力电池散发热量的冷却液循环至水冷板控制模组,进行“冷量”或“热量”交换。最终,被冷却的冷却液再次循环至动力电池内部为模组进行高温散热伺服。

动力电池热管理控制系统低温预热流程为PTC控制模组通高压电,加热动力电池循环管路内的冷却液,已达到低温预热需求。

显然,传统的基于冷却液介质的动力电池低温预热模式较为简单;基于冷媒介质的动力电池高温散热模式较为复杂。


在比亚迪e平台 3.0架构下,一体化热管理系统的低温预热和高温散热功能的达成,全部由冷媒作为介质,替代了传统的冷却液。

开启高温散热模式后,热泵电动空调压缩机经冷媒输出“冷量”进入刀片电池系统。

开启低温预热模式后,热泵电动空调压缩机经冷媒在“冷热”交换过程中产生“热量”进入刀片电池系统。


需要注意的是(1),在“宽域工作温度-摆脱地域限制”工况下,热管理集成模块将发挥关键的作用。在整车层面的一体化热管理系统中,热管理集成模块与“8合1”电驱+电控总成循环管路(冷却液介质)关联;与驾驶舱空调系统(基于冷媒)关联;与刀片电池热管理系统(基于冷媒)关联。

红色区域:热管理集成模块中,以冷媒介质向驾驶舱或刀片电池输出“冷量”或“热量”的部分

黄色区域:热管理集成模块中,以冷却液介质向驾驶舱输出“热量”的热交换器部分

蓝色箭头:引入“8合1”电驱+电控系统循环管路,携带“热量”的热交换器部分

蓝色箭头:在热交换器中,将“热量”交换至热管理集成模块中冷却介质循环管路的部分


上图疑似为比亚迪长沙工厂制造的热管理集成模块装车实物特写(1)。

需要注意的是(2),长沙工厂制造的车载空调系统(水冷板控制模组、不同功率的PTC控制模组)全部用于比亚迪旗下EV/DM乘用车,以及大部分EV商用车。在售的汉EV\DM、唐EV/DM都适配同一个物理尺寸的水冷板控制模组。

黄色箭头:热管理集成模块的通讯线缆接口

白色箭头:热管理集成模块上端设定7组电磁阀体用来控制冷媒介质的流量

红色箭头:热管理集成模块下端的热交换器

绿色箭头:热交换器下端的冷却液温度传感器


上图疑似为比亚迪长沙工厂制造的热管理集成模块装车实物特写(2)。

绿色箭头:位于热管理集成模块上端,用于控制冷媒流量的7组电磁阀体

蓝色箭头:位于热管理集成模块上端,用于获取冷媒压力传感器

白色箭头:位于热管理集成模块上端,由7组电磁阀体伺服的相关空调管路接口

黄色箭头:位于热管理集成模块上端侧面,未知功能的电磁阀体

红色箭头:位于热管理集成模块上端侧面,控制与下端热交换器“冷量”和“热量”交换的电磁阀体

需要注意的是(3),这套热管理集成模块没有设定高电压(350伏级别)PTC控制模组,全部电磁阀体或压力传感器都采用的是12伏低压电。这意味着在热泵电动空调压缩机启动后,无论低温预热还是高温散热模式,由12伏电压电伺服的热管理集成模块的耗电量都处于较低状态。

在热管理集成模块下端关联了1组热交换器,与“8合1”电驱+电控循环管路内的冷却液关联。或将“8合1”系统中的热量通过热交换器为刀片电池系统进行低温预热伺服;或由“8合1”系统中的热量直接用于驾驶舱空调制暖伺服。


上图左为BC-28系列电动空调压缩机;上图右侧为BC-34系列电动空调压缩机

当下比亚迪全系EV/DM车型都标配了自行研发和量产的BC系列电动空调压缩机,其中分为BC-28系列、BC-34系列和BC-36系列。其中BC-28和BC-34系列某型号电动空调压缩机已经集成在长城欧拉黑猫和好猫车型,部分BC-28系列机型用于腾势EV/DM车型。


“4通”阀体大量装车应用,出于更多的循环管路伺服不同温度的分系统的需要。起码驾驶舱制暖系统所需的“热量”,要将冷却液加热到在60摄氏度以上;动力电池低温预热所需的“热量”,要将冷却液加热到25-30摄氏度;动力电池高温散热所需的“冷量”,要将冷却液降至10摄氏度左右。最理想的设定是,3套循环系统闭环运转互不干涉。可是如此一来庞大的管路带来的“额外”负载的冷却液,系统重量和成本大幅提升。

因此,打破传统的循环体系,将一些需要不同温度“热量”伺服的分系统整合到一个管路,通过“4通”阀体切换冷却液的流量进行控制,降低了复杂程度、简化了结构。


这套由上图为比亚迪研发和量产的“4通”电磁阀体,用于唐EV\秦Pro EV\宋Pro EV等车型。通过带网关的控制策略,通过1组执行机构(电机)控制冷却液流出走向。

红色箭头:执行机构

蓝色箭头:冷却液流入端

绿色箭头:冷却液流出端

白色箭头:冷却液流出端

黄色箭头:冷却液流出端

在e平台 3.0架构下的一体化热管理系统中,由于冷媒介质替代了冷却液用于动力电池热管理循环系统“冷量”和“热量”的交换,并用热管理集成模块替代“X通”阀体和部分管路。因此,在可靠性上一体化热管理系统中将全面用冷媒硬管替代冷却液软管,N组“X通”阀体全面取消,可靠性与安全性大幅提升。

上图为比亚迪自行研发和量产5千瓦PTC制暖控制模组。这款设定在鼓风机内,PTC控制模组不再采用加热冷却液的技术,而是直接加热经过的自然风。2010-2013年期间,风加热技术是最早应用在电动汽车上,因为耗电量太大而转向冷却液加热技术。在2017-2021年期间,

e平台 3.0全面取消了耗能最大的PTC控制模组后,驾驶舱制暖预热交给热泵电动空调系统以及来自“8合1”电驱+电控系统的余热,动力电池低温需求则由热泵电空调支持。

上图为2020年期间比亚迪量产的电动汽车空调系统、电驱动循环系统和动力电池热管理系统的结构简图。2021年比亚迪推出的e平台 3.0整车解决方案,首要做的是高度集成电驱动系统、高压用电系统以及全部控制系统。其次要做的是将复杂的循环系统进行硬件层面的整合,并在控制策略上融入到整车控制层面。

笔者有话说:

无论“8合1”电驱+电控,还是一体化的热管理控制技术,都凸显了比亚迪在电动汽车发展方向所坚持的高度整合与降低能耗的策略。当然,e平台 3.0架构下一体化热管理控制系统的实际表现与效能,还要结合整车实际状态为准。

新能源情报分析网评测组出品

评论列表

登录回复 登录 | 立即注册

回复

还可输入 800 字符