D08.50-A031-79
Gestión térmica, esquema de conexiones en bloque |
A1 | Cuadro de instrumentos | N24/6 | Unidad de conexión de carga de corriente continua | |
A9/6 | Compresor eléctrico de agente frigorígeno | N33/16 | Unidad de control de alto voltaje del calefactor PTC | |
A79/1 | Máquina eléctrica 1 | N33/17 | Unidad de control de la calefacción de la batería | |
A79/3 | Unidad de control de la electrónica de potencia | N73/8 | Unidad de control cerradura electrónica de encendido (EZS) | |
B11/6 | Sensor de temperatura del circuito de líquido refrigerante de baja temperatura 1 | N82/2 | Unidad de control del sistema de gestión de batería | |
B11/7 | Sensor de temperatura del circuito de líquido refrigerante de baja temperatura 2 | N83/3 | Unidad de control convertidor CC/CC | |
B94/2 | Sensor de temperatura máquina eléctrica | N83/15 | Cargador de corriente alterna para batería de alto voltaje | |
B161/1 | Sensor de presión y temperatura radiador | N127 | Unidad de control cadena cinemática | |
B161/2 | Sensor de presión y temperatura condensador | Y16/9 | Válvula de conmutación prevención de condensado | |
B183/11 | Sensor de temperatura batería de alto voltaje 1 | Y19/19 | Válvula de cierre evaporador refrigeración de la batería de alto voltaje | |
B183/12 | Sensor de temperatura batería de alto voltaje 2 | Y125/5 | Válvula de conmutación refrigeración de la batería de alto voltaje | |
B183/13 | Sensor de temperatura batería de alto voltaje 3 | Y140/1 | Válvulas de expansión | |
B183/14 | Sensor de temperatura de la batería de alto voltaje 4 (con código E4T (batería de alto voltaje (47 kWh))) | CAN B | CAN de la cabina | |
G1/31 | Batería de alto voltaje 1 | CAN BAT | CAN del sistema de gestión de batería | |
G1/32 | Batería de alto voltaje 2 | CAN ED | CAN del accionamiento eléctrico | |
G1/33 | Batería de alto voltaje 3 | CAN HMI | CAN interfaz de usuario | |
G1/34 | Batería de alto voltaje 4 (con código E4T (batería de alto voltaje (47 kWh))) | CAN L | CAN híbrido | |
M4/14 | Ventilador radiador | CAN PER | CAN de la periferia | |
M13/4 | Bomba de circulación | Flex E | Tren de rodaje FlexRay | |
M75/16 | Bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 1 | LIN B8 | LIN de la climatización | |
M75/17 | Bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 2 | LIN C3 | LIN de la cadena cinemática | |
N10 | Unidad de control módulo de registro de señales y activación SAM | O | Opción | |
N22/2 | Unidad de control y mando, climatizador automático | S | Estándar |
D20.00-A004-79
Gestión térmica, representación esquemática |
1 | Depósito de expansión circuito de baja temperatura 1 | M4/14 | Ventilador radiador | |
2 | Depósito de expansión circuito de baja temperatura 2 | M13/4 | Bomba de circulación | |
3 | Condensador | M75/16 | Bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 1 | |
4 | Radiador circuito de baja temperatura 1 | M75/17 | Bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 2 | |
5 | Radiador circuito de baja temperatura 2 | N33/16 | Unidad de control de alto voltaje del calefactor PTC | |
6 | Evaporador (espacio interior del vehículo) | N33/17 | Unidad de control de la calefacción de la batería | |
7 | Intercambiador de calor de la calefacción | N83/3 | Unidad de control convertidor CC/CC | |
8 | Evaporador/intercambiador de calor | N83/15 | Cargador de corriente alterna para batería de alto voltaje | |
10 | Intercambiador de calor interno | Y16/9 | Válvula de conmutación prevención de condensado | |
11 | Válvula reguladora | Y19/19 | Válvula de cierre evaporador refrigeración de la batería de alto voltaje | |
A9/6 | Compresor eléctrico de agente frigorígeno | Y125/5 | Válvula de conmutación refrigeración de la batería de alto voltaje | |
A79/1 | Máquina eléctrica 1 | Y140/1 | Válvulas de expansión | |
A79/3 | Unidad de control de la electrónica de potencia | A | Circuito de baja temperatura 1 | |
G1/31 | Batería de alto voltaje 1 | B | Circuito de baja temperatura 2 | |
G1/32 | Batería de alto voltaje 2 | C | Circuito de calefacción | |
G1/33 | Batería de alto voltaje 3 | D | Circuito de agente frigorígeno | |
G1/34 | Batería de alto voltaje 4 (con código E4T (batería de alto voltaje (47 kWh))) |
Condición previa para el funcionamiento para la refrigeración de la red de a bordo de alto voltaje - Generalidades
Borne 30
Refrigeración de la red de a bordo de alto voltaje - Desarrollo de funcionamiento
El desarrollo de funcionamiento se ha descrito en los siguientes puntos:
Gestión térmica - Generalidades
Funcionamiento del precalentamiento del sistema de escape
Carrocería
Refrigeración de la máquina eléctrica 1 y de los componentes de alto voltaje (circuito de baja temperatura 1)
Refrigeración de las baterías de alto voltaje (circuito de baja temperatura 2)
Gestión térmica - Generalidades
Mediante la transformación de energía eléctrica en energía cinética y la conversión de diferentes tensiones, se produce calor residual como subproducto. Para evacuar este calor residual, la propulsión eléctrica dispone de una gestión térmica inteligente basada en agua.
La temperatura de servicio de las baterías de alto voltaje y de la máquina eléctrica 1 (A79/1) debe encontrarse dentro de un rango determinado, para asegurar que se optimiza y garantiza la capacidad de carga, la cantidad de ciclos de carga y la vida útil de las baterías de alto voltaje o el funcionamiento de los componentes de alto voltaje. Por tanto, las baterías de alto voltaje y la máquina eléctrica 1 forman parte de los circuitos separados de líquido refrigerante de baja temperatura:
Circuito de baja temperatura 1
Refrigeración de los componentes de alto voltaje y de la máquina eléctrica 1
Circuito de baja temperatura 2
Refrigeración o calefacción de las baterías de alto voltaje
Durante los modos de marcha y de recarga, el circuito de baja temperatura 1 refrigera y protege contra daños por sobrecalentamiento la máquina eléctrica 1, la unidad de control de la electrónica de potencia (A79/3) y los componentes de alto voltaje (cargador de corriente alterna para batería de alto voltaje (N83/15) y unidad de control del convertidor CC/CC (N83/3)).
Mediante el circuito de baja temperatura 2 se refrigeran o atemperan las baterías de alto voltaje.
El calor generado por las baterías de alto voltaje se desvía en caso necesario al circuito de agente frigorígeno del aire acondicionado de acuerdo con el principio de la bomba de calor y se desvía también al circuito de calefacción a través del condensador refrigerado por agua para la calefacción del espacio interior. De esta forma se reduce el consumo energético de las baterías de alto voltaje para calentar el habitáculo a la par que se preserva el balance energético de la red de a bordo de alto voltaje. Cuando la diferencia de temperatura entre el aire exterior y las baterías de alto voltaje es significativa, la red se refrigera en caso necesario mediante el radiador delantero.
La bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 1 (M75/16) para la máquina eléctrica 1 y la bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 2 (M75/17) para las baterías de alto voltaje son conectadas durante la marcha de forma permanente por la unidad de control de la cadena cinemática (N127). La unidad de control del sistema de gestión de la batería (N82/2) evalúa la temperatura de las baterías de alto voltaje mediante los sensores de temperatura de las baterías de alto voltaje y transmite el estado a la unidad de control de la cadena cinemática.
Los sensores de temperatura de la máquina eléctrica 1, las baterías de alto voltaje y los circuitos de líquido refrigerante controlan la temperatura de servicio de la red de a bordo de alto voltaje para garantizar una temperatura de servicio óptima y la vida útil de los componentes. Con temperatura ambiente baja, la unidad de control de la calefacción de la batería (N33/17) calienta el líquido refrigerante en el circuito de baja temperatura 2 para alcanzar la temperatura de servicio de las baterías de alto voltaje.
El calor generado por las baterías de alto voltaje se desvía en caso necesario al circuito de calefacción y se utiliza para la calefacción del espacio interior. De esta forma se reduce el consumo energético de las baterías de alto voltaje para calentar el habitáculo y se incrementa así la autonomía del vehículo eléctrico.
Para información detallada sobre el circuito de agente frigorígeno del aire acondicionado y el circuito de calefacción del espacio interior, véase la descripción separada de funcionamiento «Climatización del vehículo eléctrico - Funcionamiento» (funcionamiento de la climatización del vehículo eléctrico).
Para información detallada sobre la calefacción de la batería de alto voltaje, véase la descripción del funcionamiento separada «Red de a bordo de alto voltaje - Funcionamiento».
Funcionamiento del precalentamiento del sistema de escape
En comparación con el vehículo de combustión interna, el sistema de precalentamiento del sistema de escape en el vehículo eléctrico engloba multitud de funciones adicionales:
Refrigeración de la cadena cinemática eléctrica y de los componentes eléctricos (circuito de baja temperatura 1)
Calentamiento del circuito de calefacción para el espacio interior a través de la unidad de control del calefactor PTC de alto voltaje (N33/16)
Calefacción adicional en el circuito de calefacción para el espacio interior mediante el circuito de baja temperatura 2 a través de la bomba de circulación (M13/4)
Uso del calor residual de la batería de alto voltaje y del evaporador a través del funcionamiento de las bombas de calor para calentar el espacio interior
Refrigeración de las baterías de alto voltaje a través del evaporador/intercambiador de calor (8) (circuito de agente frigorígeno)
Refrigeración de las baterías de alto voltaje a través del radiador del circuito de baja temperatura 2 (5)
Calefactado de las baterías de alto voltaje a través de la unidad de control de la calefacción de la batería (circuito de baja temperatura 2)
Regulación del condensador de agua (3)
Calefacción/refrigeración previas del espacio interior durante la carga
Estas funciones se dividen en gran parte entre la unidad de control de la cadena cinemática y la unidad de control y mando del climatizador automático. Las funciones de precalentamiento del sistema de escape divididas exigen una comunicación intensiva entre las unidades de control.
El sistema de precalentamiento del sistema de escape está formado por los siguientes circuitos de agua de refrigeración:
Circuito de baja temperatura 1:
Refrigeración de la cadena cinemática eléctrica, cargador de corriente alterna para la batería de alto voltaje, unidad de conexión de carga de corriente continua, unidad de control del convertidor CC/CC
Circuito de baja temperatura 2:
Baterías de alto voltaje
Circuito de calefacción:
Espacio interior, condensador del aire acondicionado
Circuito de agente frigorígeno:
Evaporador y bifurcación del intercambiador de calor
El circuito de baja temperatura 2 y el circuito de calefacción están unidos hidráulicamente entre sí.
El funcionamiento de las bombas de calor del sistema permite un modo de calefacción muy eficiente, especialmente en el margen de temperatura de entre 5 y 20 °C (uso del aire en circulación), aunque aumenta la complejidad del sistema y la interacción entre la unidad de control de la cadena cinemática y la unidad de control y mando del climatizador automático.
La refrigeración de la batería de alto voltaje se lleva a cabo en función de las condiciones marginales a través del radiador del circuito de baja temperatura 2 (5) o del evaporador/intercambiador de calor (8) (circuito de agente frigorígeno).
Carrocería
El precalentamiento del sistema de escape está formado en esencia por los siguientes componentes:
Condensador:
El condensador (3) es el responsable de la licuefacción (condensación) del agente frigorígeno. Esto ocurre en la forma constructiva utilizada en este caso mediante una transmisión de calor desde el agente frigorígeno al agua del circuito de calefacción (en la entrada en forma de gas a aprox. 90 °C con una presión de aprox. 18 bar). De esta forma se puede utilizar el «calor residual» del circuito de agente frigorígeno para calentar.
Evaporador/intercambiador de calor:
El evaporador/intercambiador de calor (8) es el responsable de la evaporación del agente frigorígeno. Esto ocurre en la forma constructiva utilizada en este caso mediante una transmisión de calor desde el agente frigorígeno al agua del circuito de refrigeración de la batería (circuito de baja temperatura 2). De esta forma, el «calor residual» de las baterías de alto voltaje puede aumentar el nivel de energía en el circuito de agente frigorígeno y así utilizarlo para calentar o bien refrigerar las baterías de alto voltaje.
Unidad de control de alto voltaje del calefactor PTC:
La unidad de control del calefactor PTC de alto voltaje (N33/16) (PTC = coeficiente positivo de temperatura) es la responsable del calentamiento del agua en el circuito de calefacción. En pocas palabras, en este caso se trata de un calentador de circulación eléctrico.
Válvula de conmutación de prevención de condensado:
La válvula de conmutación de prevención de condensado (Y16/9) regula conexión hidráulica entre el circuito de calefacción y el circuito de refrigeración de la batería (circuito de baja temperatura 2).
Válvula de conmutación de refrigeración de la batería de alto voltaje:
La regulación del circuito de baja temperatura 2 se realiza por medio de la activación de la válvula de conmutación de la refrigeración de la batería de alto voltaje (Y125/5).
Bomba de circulación:
La bomba de circulación (M13/4) hace circular el agua en el circuito de calefacción para el espacio interior.
Bombas de circulación de líquido refrigerante de los circuitos de baja temperatura:
Las bombas de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura (M75/16, M75/17) hacen circular el líquido refrigerante en los circuitos de circuitos de baja temperatura 1 y 2 separados.
Compresor eléctrico de agente frigorígeno:
El compresor de agente frigorígeno eléctrico (A9/6) se encarga de aspirar y comprimir el agente frigorígeno.
Requisitos de funcionamiento adicionales de la refrigeración de la máquina eléctrica 1 y los componentes de alto voltaje
Propulsión eléctrica «READY», by-pass
Refrigeración de la máquina eléctrica 1 y de los componentes de alto voltaje
La refrigeración de la máquina eléctrica 1 y de los componentes de alto voltaje se efectúa a través del circuito de baja temperatura 1.
La unidad de control de la cadena cinemática lee las siguientes señales de la unidad de control de la electrónica de potencia para el control de la refrigeración de la máquina eléctrica 1:
Temperatura de la máquina eléctrica 1
Estado de la máquina eléctrica 1
A tal fin, la unidad de control del sistema de la electrónica de potencia envía su estado a la unidad de control de la cadena cinemática.
El estátor de la máquina eléctrica 1, la unidad de control de la electrónica de potencia, la unidad de control del convertidor CC/CC, el cargador de corriente alterna para la batería de alto voltaje y la unidad de conexión de carga de corriente continua comparten el circuito de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 1. Este circuito separado de agua/glicol (relación de mezcla 50/50) protege los componentes de alto voltaje frente a daños por sobretemperatura.
La unidad de control de la electrónica de potencia evalúa la temperatura de la máquina eléctrica 1 a través del sensor de temperatura de la máquina eléctrica (B94/2) y la transmite a la unidad de control de la cadena cinemática. La unidad de control de la cadena cinemática evalúa adicionalmente a través del sensor de temperatura del circuito de líquido refrigerante de baja temperatura 1 (B11/6) la temperatura del circuito de baja temperatura 1 y activa de forma correspondiente la bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 1.
La alimentación eléctrica de la bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 1 tiene lugar por el lado POSITIVO a través del módulo de fusibles y relés del espacio interior (F152). Por lado de la masa, la alimentación eléctrica tiene lugar a través del punto de masa delantero izquierdo 2 (W9/7).
Con la correspondiente activación, la bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 1 aspira líquido refrigerante y lo bombea en el circuito de baja temperatura 1 a través de la carcasa de la máquina eléctrica 1 y de los componente de alto voltaje. El calor residual de la máquina eléctrica 1 y de los componentes de alto voltaje se cede al líquido refrigerante.
A partir de una temperatura del líquido refrigerante de aprox. 35 °C, el líquido refrigerante fluye al radiador del circuito de baja temperatura 1 (4), donde se enfría mediante el viento de marcha y se devuelve a la bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 1. Si la corriente de aire es insuficiente, la unidad de control de la cadena cinemática activa adicionalmente el ventilador del radiador (M4/14). El radiador del circuito de baja temperatura 1 cede el calor residual directamente al ambiente.
Requisitos de funcionamiento adicionales de la refrigeración de las baterías de alto voltaje
Propulsión eléctrica «READY»
Refrigeración de las baterías de alto voltaje
La refrigeración de las baterías de alto voltaje se efectúa a través del circuito de baja temperatura 2.
La unidad de control de la cadena cinemática coordina los flujos de energía del sistema de propulsión y constituye, en relación a las magnitudes eléctricas, la interfaz con la unidad de control del sistema de gestión de la batería (N82/2), con la unidad de control de la electrónica de potencia (A79/3) y con el compresor eléctrico de agente frigorígeno (A9/6).
La unidad de control de la cadena cinemática lee las siguientes señales de la unidad de control del sistema de gestión de batería para el control de la refrigeración de las baterías de alto voltaje:
Temperatura de las baterías de alto voltaje
Estado del sistema de gestión de batería
La unidad de control del sistema de gestión de la batería evalúa la temperatura de las baterías de alto voltaje a través de los sensores de temperatura de la batería de alto voltaje y solicita en caso necesario potencia de refrigeración a través de la unidad de control de la cadena cinemática.
A tal fin, la unidad de control del sistema de gestión de batería envía su estado a la unidad de control de la cadena cinemática.
La unidad de control de la cadena cinemática compara el requerimiento con los datos de la gestión energética y otorga la autorización para activar el compresor eléctrico de agente frigorígeno. La autorización del compresor eléctrico de agente frigorígeno se realiza teniendo en cuenta el estado de carga de las baterías de alto voltaje y las máximas tensiones/corrientes de descarga tolerables.
La bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 2 bombea el líquido refrigerante a través del cárter de refrigeración de las baterías de alto voltaje para refrigerarlas. Allí, el líquido refrigerante absorbe el calor residual de las baterías de alto voltaje y se calienta.
El líquido refrigerante cede la energía térmica sobrante al ambiente a través del radiador del circuito de baja temperatura 2 (5). Si la corriente de aire fuera insuficiente, la unidad de control de la cadena cinemática activaría adicionalmente el ventilador del radiador.
La regulación del circuito de baja temperatura 2 se realiza por medio de la activación de la válvula de conmutación de la refrigeración de la batería de alto voltaje (Y125/5).
Desde las baterías de alto voltaje, la mayor parte del líquido refrigerante calentado fluye hacia la válvula de conmutación de la refrigeración de la batería de alto voltaje. En función de la temperatura del líquido refrigerante, la válvula de conmutación de la refrigeración de la batería de alto voltaje conduce el líquido refrigerante a través del radiador del circuito de baja temperatura 2 y de vuelta a la bomba de circulación de líquido refrigerante del circuito de baja temperatura 2. Una parte del líquido refrigerante se conduce a través del evaporador/intercambiador de calor (8) para la refrigeración adicional de las baterías de alto voltaje y para calentar las baterías de alto voltaje mediante la unidad de control de la calefacción de la batería.
Si la emisión de calor a través del radiador del circuito de baja temperatura 2 no es suficiente (p. ej., por temperatura ambiente elevada), se solicita adicionalmente el circuito de agente frigorígeno del aire acondicionado para refrigerar el líquido refrigerante. Para ello, la unidad de control de la cadena cinemática activa la válvula de conmutación de la refrigeración de la batería de alto voltaje y conecta el compresor eléctrico de agente frigorígeno.
La unidad de control de la cadena cinemática solicita a través del conjunto CAN a la unidad de control y mando del climatizador automático la activación del compresor eléctrico de agente frigorígeno. La unidad de control y mando del climatizador automático activa, a continuación, el compresor eléctrico de agente frigorígeno.
El líquido refrigerante fluye a través del intercambiador de calor y hace posible la entrega de energía térmica al circuito de agente frigorígeno del aire acondicionado. El intercambiador de calor enfría el líquido refrigerante mediante el agente frigorígeno inyectado y evaporado. El líquido refrigerante enfriado está entonces a disposición del circuito de baja temperatura 2.
La potencia de refrigeración depende de manera decisiva de la magnitud de activación del compresor eléctrico de agente frigorígeno. Si el estado de carga de las baterías de alto voltaje fuese muy bajo, la potencia del compresor eléctrico de agente frigorígeno se reduce.
Esquema de funcionamiento del circuito de baja temperatura de la batería de alto voltaje | |||
Esquema de funcionamiento del circuito de baja temperatura de propulsión eléctrica | |||
Climatización del vehículo eléctrico - Funcionamiento | Con CÓDIGO HH9 (aire acondicionado con regulación semiautomática, TEMPMATIC) | ||
Red de a bordo de alto voltaje - Función | |||
Vista de conjunto de los componentes del sistema del vehículo eléctrico |
Documentos referenciados
- gf0800d9999te Vista de conjunto de los componentes del sistema del vehículo eléctrico
- gf4770d0001te Red de a bordo de alto voltaje - Función
- gf8300d0001te Climatización del vehículo eléctrico - Funcionamiento