D08.50-A031-79
Gestione termica, schema a blocchi |
A1 | Strumento combinato | N24/6 | Unità di collegamento ricarica corrente continua | |
A9/6 | Compressore del fluido refrigerante elettrico | N33/16 | Centralina di comando riscaldatore supplementare PTC ad alto voltaggio | |
A79/1 | Motore elettrico 1 | N33/17 | Centralina di comando riscaldamento della batteria | |
A79/3 | Centralina di comando elettronica di potenza | N73/8 | Centralina di comando blocchetto di accensione elettronico (EZS) | |
B11/6 | Sensore di temperatura circuito del liquido di raffreddamento a bassa temperatura 1 | N82/2 | Centralina di comando sistema di gestione della batteria | |
B11/7 | Sensore di temperatura circuito del liquido di raffreddamento bassa temperatura 2 | N83/3 | Centralina di comando convertitore CC/CC | |
B94/2 | Sensore di temperatura motore-alternatore | N83/15 | Caricabatteria a corrente alternata per batteria ad alto voltaggio | |
B161/1 | Sensore di pressione e temperatura radiatore | N127 | Centralina di comando organi della trasmissione | |
B161/2 | Sensore di pressione e temperatura condensatore | Y16/9 | Valvola di commutazione prevenzione condensa | |
B183/11 | Sensore di temperatura batteria ad alto voltaggio 1 | Y19/19 | Valvola di intercettazione evaporatore raffreddamento batteria ad alto voltaggio | |
B183/12 | Sensore di temperatura batteria ad alto voltaggio 2 | Y125/5 | Valvola di commutazione raffreddamento della batteria ad alto voltaggio | |
B183/13 | Sensore di temperatura batteria ad alto voltaggio 3 | Y140/1 | Valvola di espansione | |
B183/14 | Sensore di temperatura batteria ad alto voltaggio 4 (con codice E4T (Batteria ad alto voltaggio (47 kWh))) | CAN B | CAN abitacolo | |
G1/31 | Batteria ad alto voltaggio 1 | CAN BAT | CAN sistema di gestione della batteria | |
G1/32 | Batteria ad alto voltaggio 2 | CAN ED | CAN motore elettrico | |
G1/33 | Batteria ad alto voltaggio 3 | CAN HMI | CAN interfaccia dell'utente | |
G1/34 | Batteria ad alto voltaggio 4 (con codice E4T (Batteria ad alto voltaggio (47 kWh))) | CAN L | CAN ibrido | |
M4/14 | Ventola radiatore | CAN PER | CAN unità periferica | |
M13/4 | Pompa di circolazione | Flex E | FlexRay autotelaio | |
M75/16 | Pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 1 | LIN B8 | LIN climatizzatore | |
M75/17 | Pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 2 | LIN C3 | LIN organi della trasmissione | |
N10 | Centralina di comando SAM | O | Opzione | |
N22/2 | Apparecchiatura di controllo e di comando climatizzatore automatico | S | Standard |
D20.00-A004-79
Gestione termica, rappresentazione schematica |
1 | Serbatoio di compensazione circuito a bassa temperatura 1 | M4/14 | Ventola radiatore | |
2 | Serbatoio di compensazione circuito a bassa temperatura 2 | M13/4 | Pompa di circolazione | |
3 | Condensatore | M75/16 | Pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 1 | |
4 | Radiatore circuito a bassa temperatura 1 | M75/17 | Pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 2 | |
5 | Radiatore circuito a bassa temperatura 2 | N33/16 | Centralina di comando riscaldatore supplementare PTC ad alto voltaggio | |
6 | Evaporatore (abitacolo) | N33/17 | Centralina di comando riscaldamento della batteria | |
7 | Scambiatore di calore impianto di riscaldamento | N83/3 | Centralina di comando convertitore CC/CC | |
8 | Evaporatore/scambiatore di calore | N83/15 | Caricabatteria a corrente alternata per batteria ad alto voltaggio | |
10 | Scambiatore di calore interno | Y16/9 | Valvola di commutazione prevenzione condensa | |
11 | Valvola di regolazione | Y19/19 | Valvola di intercettazione evaporatore raffreddamento batteria ad alto voltaggio | |
A9/6 | Compressore del fluido refrigerante elettrico | Y125/5 | Valvola di commutazione raffreddamento della batteria ad alto voltaggio | |
A79/1 | Motore elettrico 1 | Y140/1 | Valvola di espansione | |
A79/3 | Centralina di comando elettronica di potenza | A | Circuito a bassa temperatura 1 | |
G1/31 | Batteria ad alto voltaggio 1 | B | Circuito a bassa temperatura 2 | |
G1/32 | Batteria ad alto voltaggio 2 | C | Circuito di riscaldamento | |
G1/33 | Batteria ad alto voltaggio 3 | D | Circuito del fluido refrigerante | |
G1/34 | Batteria ad alto voltaggio 4 (con codice E4T (Batteria ad alto voltaggio (47 kWh))) |
Presupposto per il funzionamento raffreddamento rete di bordo ad alto voltaggio - Generalità
Morsetto 30
Svolgimento della funzione Raffreddamento rete di bordo ad alto voltaggio
Lo svolgimento della funzione è descritto nei seguenti punti:
Gestione termica - Generalità
Gestione termica - Funzionamento
Carrozzeria
Raffreddamento generatore elettrico 1 e componente per l'alto voltaggio (circuito a bassa temperatura 1)
Raffreddamento batterie ad alto voltaggio (circuito a bassa temperatura 2)
Gestione termica - Generalità
Durante la trasformazione di energia elettrica in energia cinetica e la conversione delle diverse tensioni, viene dissipato calore come prodotto secondario. Per asportare questo calore residuo, la trazione elettrica si avvale di un'intelligente gestione termica basata sull'acqua.
La temperatura di esercizio delle batterie ad alto voltaggio e del generatore elettrico 1 (A79/1) deve essere compresa in un determinato intervallo per assicurare che la capacità di carica, il numero dei cicli di carica e la durata delle batterie ad alto voltaggio o il funzionamento dei componenti per l'alto voltaggio vengano ottimizzati e protetti. Le batterie ad alto voltaggio e il generatore elettrico 1 sono pertanto parte di circuiti del liquido di raffreddamento a bassa temperatura separati:
Circuito a bassa temperatura 1
Raffreddamento dei componenti per l'alto voltaggio e del generatore elettrico 1
Circuito a bassa temperatura 2
Raffreddamento o regolazione della temperatura delle batterie ad alto voltaggio
Durante la marcia e la modalità di ricarica tramite il circuito a bassa temperatura 1 il generatore elettrico 1, la centralina di comando elettronica di potenza (A79/3) e i componenti per l'alto voltaggio (caricabatteria in corrente alternata per batteria ad alto voltaggio (N83/15) e la centralina di comando convertitore CC/CC (N83/3)) vengono raffreddati e protetti da danni da surriscaldamento.
Tramite il circuito di raffreddamento a bassa temperatura 2 vengono raffreddate o viene regolata la temperatura delle batterie ad alto voltaggio.
Il calore generato delle batterie ad alto voltaggio, se necessario, viene ceduto, in base al principio della pompa di calore, al circuito del fluido refrigerante del climatizzatore e, tramite il condensatore elettrico raffreddato ad acqua, anche al circuito di riscaldamento e utilizzato per riscaldare l'abitacolo. In questo modo il consumo di energia dalle battere ad alto voltaggio per il riscaldamento dell'abitacolo diminuisce migliorando il bilancio energetico della rete di bordo ad alto voltaggio. Se l'escursione termica fra l'aria esterna e le batterie ad alto voltaggio è sufficiente, il raffreddamento può avere luogo anche tramite il radiatore nel frontale.
Durante la marcia, la pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 1 (M75/16) per il generatore elettrico 1 e la pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 2 (M75/17) per le batterie ad alto voltaggio vengono attivate in modo permanente dalla centralina di comando catena cinematica (N127). La centralina di comando sistema di gestione della batteria (N82/2) analizza la temperatura delle batterie ad alto voltaggio attraverso i relativi sensori di temperatura e trasmette questo stato alla centralina di comando catena cinematica.
I sensori di temperatura del generatore elettrico 1, delle batterie ad alto voltaggio e dei circuiti del liquido di raffreddamento controllano la temperatura di esercizio della rete di bordo ad alto voltaggio, per garantire una temperatura di esercizio ottimale e la durata dei componenti. In caso di temperature ambiente basse, la centralina di comando riscaldamento della batteria (N33/17) provvede a riscaldare il liquido di raffreddamento nel circuito a bassa temperatura 2 allo scopo di raggiungere la temperatura di esercizio delle batterie ad alto voltaggio.
Il calore emesso dalle batterie ad alto voltaggio viene asportato, all'occorrenza, anche dal circuito di riscaldamento e utilizzato per il riscaldamento dell'abitacolo. In tal modo il consumo di energia delle batterie ad alto voltaggio viene ridotto per il riscaldamento dell'abitacolo e pertanto aumenta l'autonomia del veicolo elettrico.
Informazioni dettagliate relative al circuito del fluido refrigerante del climatizzatore e al circuito di riscaldamento dell'abitacolo si trovano nella descrizione del funzionamento separata "Climatizzazione veicolo elettrico - Funzionamento".
Informazioni dettagliate sul riscaldamento batteria ad alto voltaggio sono contenute nella descrizione del funzionamento separata "Rete di bordo ad alto voltaggio - Funzionamento".
Gestione termica - Funzionamento
In confronto ai veicoli con motore a combustione interna, il sistema di gestione termica nei veicoli elettrici comprende numerose altre funzioni:
Raffreddamento della catena cinematica elettrica e dei componenti elettrici (circuito a bassa temperatura 1)
Riscaldamento del circuito del liquido di raffreddamento per l'abitacolo tramite la centralina di comando riscaldatore PTC ad alto voltaggio (N33/16)
Riscaldamento supplementare nel circuito di riscaldamento per l'abitacolo mediante il circuito a bassa temperatura 2 tramite la pompa di circolazione (M13/4)
Utilizzo del calore residuo della batteria ad alto voltaggio e dell'evaporatore attraverso la funzione pompa calore per il riscaldamento dell'abitacolo
Raffreddamento delle batterie ad alto voltaggio tramite evaporatore/scambiatore di calore (8) (circuito del fluido refrigerante)
Raffreddamento delle batterie ad alto voltaggio tramite il radiatore circuito a bassa temperatura 2 (5)
Riscaldamento delle batterie ad alto voltaggio tramite la centralina di comando riscaldamento della batteria (circuito a bassa temperatura 2)
Regolazione del condensatore lato acqua (3)
Preriscaldamento/raffreddamento dell'abitacolo durante la ricarica
Queste funzioni sono condivise in gran parte tra la centralina di comando catena cinematica e il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico. Le funzioni di gestione termica condivise richiedono una comunicazione intensiva tra le centraline di comando.
Il sistema di gestione termica del liquido di raffreddamento è composto dai seguenti circuiti:
Circuito a bassa temperatura 1:
Raffreddamento della catena cinematica elettrica, caricabatteria a corrente alternata per batteria ad alto voltaggio, unità di collegamento per la ricarica in corrente continua, centralina di comando convertitore CC/CC
Circuito a bassa temperatura 2:
Batterie ad alto voltaggio
Circuito di riscaldamento:
Abitacolo, condensatore climatizzatore
Circuito del fluido refrigerante:
Evaporatore e diramazione scambiatore di calore
Il circuito a bassa temperatura 2 e il circuito di riscaldamento sono collegati tra loro idraulicamente.
Il funzionamento della pompa calore del sistema consente una modalità di riscaldamento efficiente soprattutto nell'intervallo di temperature da 5 a 20 °C (utilizzo dell'aria di ricircolo), aumenta però la complessità del sistema e l'interazione tra la centralina di comando catena cinematica e il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico.
Il raffreddamento batteria ad alto voltaggio avviene a seconda della condizioni marginali tramite il radiatore circuito a bazza temperatura 2 (5) o l'evaporatore/scambiatore di calore (8) (circuito del fluido refrigerante).
Carrozzeria
La gestione termica è costituita essenzialmente dai seguenti componenti:
Condensatore:
Il condensatore (3) è responsabile della fluidificazione (condensazione) del fluido refrigerante. Ciò avviene con la forma costruttiva in uso mediante una trasmissione di calore dal fluido refrigerante all'acqua nel circuito di riscaldamento (all'ingresso in forma gassosa con ca. 90 °C a ca. 18 bar di pressione). Ciò consente di sfruttare il "calore residuo" nel circuito del fluido refrigerante per il riscaldamento.
Evaporatore/scambiatore di calore:
L'evaporatore/scambiatore di calore (8) è responsabile dell'evaporazione del fluido refrigerante. Con questa forma costruttiva, ciò si verifica attraverso la trasmissione di calore dal fluido refrigerante all'acqua nel circuito di raffreddamento della batteria (circuito a bassa temperatura 2). Ciò consente al "calore residuo" delle batterie ad alto voltaggio di aumentare il livello di energia nel circuito del fluido refrigerante e quindi di essere sfruttato per il riscaldamento, oppure di raffreddare le batterie ad alto voltaggio.
Centralina di comando riscaldatore supplementare PTC ad alto voltaggio:
La centralina di comando riscaldatore supplementare PTC ad alto voltaggio (N33/16) (PTC1 = coefficiente positivo di temperatura) è responsabile del riscaldamento dell'acqua nel circuito di riscaldamento. In parole semplici si tratta di uno scaldaacqua istantaneo a comando elettrico.
Valvola di commutazione prevenzione condensa:
la valvola di commutazione prevenzione condensa(Y16/9) regola il collegamento idraulico del circuito di riscaldamento e del circuito di raffreddamento della batteria (circuito a bassa temperatura 2).
Valvola di commutazione raffreddamento della batteria ad alto voltaggio:
la regolazione del circuito a bassa temperatura 2 avviene mediante l'azionamento della valvola di commutazione raffreddamento batteria ad alto voltaggio(Y125/5).
Pompa di circolazione:
La pompa di circolazione (M13/4) fa circolare l'acqua nel circuito di riscaldamento per l'abitacolo.
Pompe di circolazione liquido di raffreddamento circuiti a bassa temperatura:
Le pompe di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura (M75/16, M75/17) fanno circolare il liquido di raffreddamento nei circuiti a bassa temperatura 1 e 2 separati.
Compressore del fluido refrigerante elettrico:
Il compressore elettrico del fluido refrigerante (A9/6) si occupa dell'aspirazione e della compressione del fluido refrigerante.
Presupposto supplementare per il funzionamento raffreddamento generatore elettrico 1 e componenti per l'alto voltaggio
Trazione elettrica "READY", bypass
Raffreddamento generatore elettrico 1 e componenti per l'alto voltaggio
Il raffreddamento del generatore elettrico 1 e dei componenti per l'alto voltaggio avviene tramite il circuito a bassa temperatura 1.
La centralina di comando catena cinematica per il comando del raffreddamento del generatore elettrico 1 legge i seguenti segnali dalla centralina di comando elettronica di potenza:
Temperatura generatore elettrico 1
Stato generatore elettrico 1
A tal fine la centralina di comando elettronica di potenza invia il proprio stato alla centralina di comando catena cinematica.
Lo statore del generatore elettrico 1, la centralina di comando elettronica di potenza, la centralina di comando convertitore CC/CC, il caricabatteria in corrente alternata per batteria ad alto voltaggio e l'unità di collegamento per la ricarica in corrente continua hanno un circuito del liquido di raffreddamento comune circuito a bassa temperatura 1. Questo circuito separato di acqua/glicol (rapporto di miscelazione 50/50) preserva i componenti per l'alto voltaggio da danni da surriscaldamento.
La centralina di comando elettronica di potenza valuta la temperatura del generatore elettrico 1 attraverso il sensore di temperatura generatore elettrico (B94/2) e la trasmette alla centralina di comando catena cinematica. La centralina di comando catena cinematica valuta inoltre, tramite il sensore di temperatura circuito del liquido di raffreddamento bassa temperatura 1 (B11/6), la temperatura del circuito a bassa temperatura 1 e regola di conseguenza la pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 1.
L'alimentazione di tensione della pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 1 avviene sul lato positivo tramite il modulo fusibili e relè abitacolo (F152). Sul lato di massa l'alimentazione di tensione avviene tramite il punto di massa lato anteriore sinistro 2 (W9/7).
La pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 1 aspira con la corrispondente attivazione il liquido di raffreddamento e lo pompa nel circuito a bassa temperatura 1 attraverso la scatola del generatore elettrico 1 e dei componenti per l'alto voltaggio. Il calore residuo del generatore elettrico 1 e dei componenti per l'alto voltaggio viene ceduto al liquido di raffreddamento.
A partire da una temperatura del liquido di raffreddamento di circa 35 °C il liquido di raffreddamento scorre nel radiatore circuito a bassa temperatura 1 (4), dove viene raffreddato tramite il vento e torna alla pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 1. Con flusso d'aria insufficiente viene anche attivato anche il ventilatore radiatore (M4/14) dalla centralina di comando catena cinematica. Il radiatore circuito a bassa temperatura 1 cede il calore residuo direttamente all'aria ambiente.
Presupposto supplementare per il funzionamento raffreddamento batterie ad alto voltaggio
Trazione elettrica "READY"
Raffreddamento batterie ad alto voltaggio
Il raffreddamento delle batterie ad alto voltaggio avviene tramite il circuito a bassa temperatura 2.
La centralina di comando catena cinematica coordina i flussi di energia del sistema di trazione e costituisce, in funzione delle grandezze elettriche, l'interfaccia con la centralina di comando sistema di gestione della batteria (N82/2) con la centralina di comando elettronica di potenza A79/3) e con il compressore elettrico del fluido refrigerante (A9/6).
La centralina di comando catena cinematica per il comando del raffreddamento delle batterie ad alto voltaggio legge i seguenti segnati dalla centralina di comando sistema di gestione della batteria:
temperatura batterie ad alto voltaggio
Stato sistema di gestione batteria
La centralina di comando sistema di gestione della batteria valuta la temperatura delle batterie ad alto voltaggio tramite i sensori di temperatura batteria ad alto voltaggio e, se necessario, richiede la potenza di raffreddamento attraverso la centralina di comando catena cinematica.
A tal fine la centralina di comando sistema di gestione della batteria invia il proprio stato alla centralina di comando catena cinematica.
La centralina di comando catena cinematica confronta la richiesta con le impostazioni della gestione dell'energia ed abilita l'attivazione del compressore elettrico del fluido refrigerante. L'abilitazione del compressore elettrico del fluido refrigerante avviene tenendo presenti il livello di carica delle batterie ad alto voltaggio e le tensioni/correnti di scarica massime tollerabili.
La pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 2 pompa il liquido di raffreddamento attraverso le camicie di raffreddamento delle batterie ad alto voltaggio, per raffreddarle. Qui il liquido di raffreddamento assorbe il calore rilasciato dalle batterie ad alto voltaggio e si riscalda.
Il liquido di raffreddamento cede l'energia termica a in eccesso all'aria ambiente attraverso il radiatore circuito a bassa temperatura 2 (5). Se il flusso d'aria non è sufficiente, viene inoltre attivato il radiatore ventilatore della centralina di comando catena cinematica.
la regolazione del circuito a bassa temperatura 2 avviene mediante l'azionamento della valvola di commutazione raffreddamento batteria ad alto voltaggio(Y125/5).
Dalle batterie ad alto voltaggio fluisce buona parte del liquido di raffreddamento riscaldato alla valvola di commutazione raffreddamento batteria ad alto voltaggio. A seconda della temperatura del liquido di raffreddamento la valvola di commutazione raffreddamento batteria ad alto voltaggio convoglia il liquido di raffreddamento attraverso il radiatore del circuito a bassa temperatura 2 e lo convoglia indietro alla pompa di circolazione liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 2. Una parte del liquido di raffreddamento viene convogliata al raffreddamento supplementare delle batterie ad alto voltaggio attraverso l'evaporatore/scambiatore di calore (8) e per il riscaldamento delle batterie ad alto voltaggio attraverso la centralina di comando riscaldamento della batteria.
Se la cessione di calore tramite il radiatore circuito a bassa temperatura 2 risulta insufficiente (p. es. a causa di temperature ambiente elevate), per raffreddare il liquido di raffreddamento si utilizza inoltre il circuito del fluido refrigerante del climatizzatore. A tale scopo la valvola di commutazione raffreddamento batteria ad alto voltaggio viene attivata dalla centralina di comando catena cinematica e viene inserito il compressore elettrico del fluido refrigerante.
La centralina di comando catena cinematica richiede, tramite la rete CA nel dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico l'azionamento del compressore elettrico del fluido refrigerante. L'apparecchiatura di controllo e di comando climatizzatore automatico attiva quindi il compressore elettrico del fluido refrigerante.
Il liquido di raffreddamento passa attraverso lo scambiatore di calore e consente in tal modo di cedere l'energia termica al circuito del fluido refrigerante del climatizzatore. Lo scambiatore di calore raffredda il liquido di raffreddamento attraverso il fluido refrigerante in evaporazione iniettato nello scambiatore di calore. Il liquido di raffreddamento raffreddato è poi disponibile per il circuito a bassa temperatura 2.
La potenza di raffreddamento dipende in maniera decisiva dall'intensità di attivazione del compressore elettrico del fluido refrigerante. Se il livello di carica delle batteria ad alto voltaggio è molto basso la potenza del compressore elettrico del liquido refrigerante viene ridotta.
Schema di funzionamento circuito a bassa temperatura batteria ad alto voltaggio | |||
Schema di funzionamento circuito a bassa temperatura trazione elettrica | |||
Climatizzazione veicolo elettrico - Funzionamento | Con CODICE HH9 (Climatizzatore a regolazione semiautomatica, TEMPMATIC) | ||
Rete di bordo ad alto voltaggio - Funzionamento | |||
Panoramica componenti del sistema veicolo elettrico |
Documenti citati
- gf0800d9999te Panoramica componenti del sistema veicolo elettrico
- gf4770d0001te Rete di bordo ad alto voltaggio - Funzionamento
- gf8300d0001te Climatizzazione veicolo elettrico - Funzionamento