고전압 차량 전원 시스템 냉각, 기능

GF08.50-D-0001TE

고전압 차량 전원 시스템 냉각, 기능

10.06.2020

모델	910
	코드 ME0 포함 (전기 모터 85 kW)

D08.50-A031-79

열 매니지먼트, 블록 선도

A1	계기반		N24/6	직류 충전 연결 유닛
A9/6	전동식 에어컨 컴프레서		N33/16	고전압 PTC 히터 컨트롤 유닛
A79/1	전동식 장치 1		N33/17	배터리 히터 컨트롤 유닛
A79/3	파워 일렉트로닉 컨트롤 유닛		N73/8	전자식 점화 스위치(EIS) 컨트롤 유닛
B11/6	저온 냉각수 회로 온도 센서 1		N82/2	배터리 취급 시스템 컨트롤 유닛
B11/7	저온 냉각수 회로 온도 센서 2		N83/3	DC/DC-컨버터 컨트롤 유닛
B94/2	전동식 장치 온도 센서		N83/15	고전압 배터리용 AC 충전기
B161/1	냉각기 압력 및 온도 센서		N127	구동 장치 컨트롤 유닛
B161/2	콘덴서 압력 및 온도 센서		Y16/9	응결 방지 전환 밸브
B183/11	고전압 배터리 온도 센서 1		Y19/19	고전압 배터리 냉각 증발기 차단 밸브
B183/12	고전압 배터리 온도 센서 2		Y125/5	고전압 배터리 냉각 장치 전환 밸브
B183/13	고전압 배터리 온도 센서 3		Y140/1	팽창 밸브
B183/14	고전압 배터리 온도 센서 4(코드 E4T(고전압 배터리(47 kWh)) 포함)		CAN B	실내 공간 CAN
G1/31	고전압 배터리 1		CAN BAT	배터리 매니지먼트 시스템 CAN
G1/32	고전압 배터리 2		CAN ED	전기 구동 장치 CAN
G1/33	고전압 배터리 3		CAN HMI	사용자 인터페이스 CAN
G1/34	고전압 배터리 4(코드 E4T(고전압 배터리(47 kWh)) 포함)		CAN L	하이브리드 CAN
M4/14	냉각기 팬		CAN PER	주변기기 CAN
M13/4	순환 펌프		Flex E	섀시 FlexRay
M75/16	저온 회로 냉각수 순환 펌프 1		LIN B8	온도 조절 LIN
M75/17	저온 회로 냉각수 순환 펌프 2		LIN C3	구동 장치 LIN
N10	SAM 컨트롤 유닛		O	옵션
N22/2	자동 에어컨 컨트롤 유닛 및 조작 유닛		S	표준

D20.00-A004-79

열 매니지먼트, 도식 개략도

1	저온 회로 보충용 탱크 1		M4/14	냉각기 팬
2	저온 회로 보충용 탱크 2		M13/4	순환 펌프
3	컨덴서		M75/16	저온 회로 냉각수 순환 펌프 1
4	저온 회로 냉각기 1		M75/17	저온 회로 냉각수 순환 펌프 2
5	저온 회로 냉각기 2		N33/16	고전압 PTC 히터 컨트롤 유닛
6	증발기(차량 내부)		N33/17	배터리 히터 컨트롤 유닛
7	히터 열교환기		N83/3	DC/DC-컨버터 컨트롤 유닛
8	증발기/열 교환기		N83/15	고전압 배터리용 AC 충전기
10	내부 열 교환기		Y16/9	응결 방지 전환 밸브
11	제어 밸브		Y19/19	고전압 배터리 냉각 증발기 차단 밸브
A9/6	전동식 에어컨 컴프레서		Y125/5	고전압 배터리 냉각 장치 전환 밸브
A79/1	전동식 장치 1		Y140/1	팽창 밸브
A79/3	파워 일렉트로닉 컨트롤 유닛		A	저온 회로 1
G1/31	고전압 배터리 1		B	저온 회로 2
G1/32	고전압 배터리 2		C	가열회로
G1/33	고전압 배터리 3		D	냉매 회로
G1/34	고전압 배터리 4(코드 E4T(고전압 배터리(47 kWh)) 포함)

기능 조건, 고전압 차량 전원 시스템 냉각, 일반

• 회로 30

고전압 차량 전원 시스템 냉각, 기능 절차

기능 절차는 다음과 같은 항목으로 설명되어 있습니다:

• 열 매니지먼트, 일반

• 열 매니지먼트, 기능

• 차체

• 전동식 장치 1 및 고전압 부품(저온 회로 1) 냉각

• 고전압 배터리 냉각(저온 회로 2)

열 매니지먼트, 일반

전기 에너지를 변환하고 다양한 전압을 변압할 때는 부산물로 폐열이 발생합니다. 이 폐열을 배출하기 위해 전기 구동 장치에는 물을 기본으로 사용하는 인텔리전트 열 매니지먼트 기능이 있습니다.

충전 출력, 충전 사이클 횟수, 고전압 배터리의 수명 또는 고전압 부품 작동을 최적화하고 안전을 보장하려면 고전압 배터리 및 전동식 장치 1(A79/1)의 작동 온도가 정해진 영역 내에 있어야 합니다. 따라서 고전압 배터리와 전동식 장치 1은 별도의 저온 냉각수 회로 중 일부에 속합니다.

• 저온 회로 1

• 고전압 배터리 및 전동식 장치 1 냉각

• 저온 회로 2

• 고전압 배터리 냉각 또는 온도 조절

주행 및 충전 모드 실행 중에는 저온 회로 1을 통해 전동식 장치 1, 파워 일렉트로닉 컨트롤 유닛 (A79/3), 고전압 부품(고전압 배터리 AC 충전기 (N83/15), DC/DC 컨버터 컨트롤 유닛 (N83/3))이 냉각되고 과열 손상으로부터 보호됩니다.

저온 회로 2를 통해 고전압 배터리가 냉각되거나 온도가 조절됩니다.

생성된 고전압 배터리의 열은 필요한 경우 난방 펌프 원리에 의해 에어컨의 냉매 회로로 배출된 후 수냉식 콘덴서를 통해 가열 회로로도 전달되어 차량 내부 난방에 사용됩니다. 이를 통해 차량 내부 난방을 위한 고전압 배터리의 에너지 사용량이 감소하고 고전압 차량 전원 시스템의 에너지 밸런스가 보호됩니다. 외부 공기와 고전압 배터리의 온도 편차가 충분하면 필요에 따라 전방 냉각기를 통해서도 냉각됩니다.

전동식 장치 1의 저온 회로 냉각수 순환 펌프 1(M75/16) 및 고전압 배터리의 저온 회로 냉각수 순환 펌프 2(M75/17)는 주행 모드에서 구동 장치 컨트롤 유닛(N127)에 의해 지속적으로 활성화되어 있습니다. 배터리 매니지먼트 시스템 컨트롤 유닛(N82/2)은 고전압 배터리 온도 센서를 이용해 고전압 배터리 온도를 평가하고 이 상태를 구동 장치 컨트롤 유닛으로 전달합니다.

전동식 장치 1, 고전압 배터리, 냉각수 회로의 온도 센서는 최적의 부품 수명 및 작동 온도를 보장하기 위해 고전압 차량 전원 시스템의 작동 온도를 제어합니다. 주변 온도가 낮으면 배터리 히터 컨트롤 유닛(N33/17)을 통해 저온 회로 2의 냉각수가 가열되어 고전압 배터리 온도가 작동 온도에 도달하게 됩니다.

이때 생성된 고전압 배터리의 폐열은 필요에 따라 에어컨의 가열 회로로 배출되어 차량 내부의 가열에 사용됩니다. 이를 통해 차량 내부를 가열하는 데 사용되는 고전압 배터리의 에너지 소모를 감소시켜 전기차의 주행 가능 거리를 증가시킵니다.

 에어컨 냉매 회로와 차량 내부 가열 회로에 관한 자세한 정보는 별도의 "전기차 에어 컨디셔닝, 기능" 설명을 참조하십시오.

 고전압 배터리 히터에 관한 자세한 정보는 별도의 "고전압 차량 전원 시스템, 기능" 설명을 참조하십시오.

열 매니지먼트, 기능

내연 기관 차량에 비해 전기차의 열 매니지먼트 시스템에는 추가로 다음과 같은 기능이 더 있습니다.

• 전기 구동 장치 및 전기 부품(저온 회로 1) 냉각

• 고전압 PTC 히터 컨트롤 유닛(N33/16)을 통한 차량 내부용 가열 회로의 가열

• 순환 펌프(M13/4) 및 저온 회로 2를 통해 차량 내부 가열 회로를 보조 가열

• 난방 펌프 기능을 통해 고전압 배터리 및 증발기 폐열을 이용하여 차량 내부 가열

• 증발기/열 교환기 (8) (냉매 회로)를 통해 고전압 배터리 냉각

• 저온 회로 냉각기 2(5)를 통해 고전압 배터리 냉각

• 배터리 히터 컨트롤 유닛(저온 회로 2)을 통해 고전압 배터리 가열

• 워터 측 콘덴서 (3) 제어

• 충전 시 차량 내부 예열/냉각

이 기능은 대부분 구동 장치 컨트롤 유닛과 자동 에어컨 제어 및 조작 유닛에 분배되어 있습니다. 분배된 열 매니지먼트 기능들은 컨트롤 유닛 간의 집중적인 통신을 필요로 합니다.

열 매니지먼트 시스템은 워터 측에 다음과 같은 회로들이 있습니다.

• 저온 회로 1:

전동식 구동 장치, 고전압 배터리 AC 충전기, 직류 충전 연결 유닛, DC/DC 컨버터 컨트롤 유닛의 냉각

• 저온 회로 2:

고전압 배터리

• 가열 회로:

차량 내부, 에어컨 콘덴서

• 냉매 회로:

증발기 및 열 교환기 분기 회로

 저온 회로 2와 가열 회로는 유압식으로 서로 연결되어 있습니다.

시스템의 난방 펌프 기능은 특히 5 ~ 20 °C의 온도 범위에서 효율적인 히팅 모드를 보장하지만(순환 활용), 구동 장치 컨트롤 유닛과 자동 에어컨 제어 유닛 및 조작 유닛 간의 상호 작용, 그리고 시스템 복잡성을 증가시킵니다..

고전압 배터리는 경계 조건에 따라 저온 회로 냉각기 2(5) 또는 증발기/열 교환기(8)(냉매 회로)를 통해 냉각됩니다.

차체

열 매니지먼트는 기본적으로 다음과 같은 부품으로 구성됩니다.

• 콘덴서:

콘덴서(3)는 냉매의 액상화(응축)를 담당합니다. 액상화는 여기에서 사용된 디자인의 경우 열이 냉매에서 가열 회로 안의 물로 전달됨으로써 발생합니다(입구에서는 약 90 °C, 약 18 bar의 압력으로 가스 형태). 이를 통해 냉매 회로 안에 있는 "폐열"이 가열에 사용됩니다.

• 증발기/열 교환기:

증발기/열 교환기(8)는 냉매의 증발을 담당합니다. 여기서 사용된 디자인의 경우 냉매의 열이 배터리 냉각 회로(저온 회로 2)의 물로 전달되면서 냉매가 증발됩니다. 이를 통해 고전압 배터리의 "폐열"이 냉매 회로 안의 에너지 수준을 높여 가열에 사용되거나 고전압 배터리가 냉각될 수 있습니다.

• 고전압 PTC 히터 컨트롤 유닛:

고전압 PTC 히터 컨트롤 유닛(N33/16)(PTC = positive temperature coefficient, 정온도 계수)은 가열 회로 안의 물을 가열하는 역할을 합니다 간단하게 표현하면 이는 전기로 구동되는 플로우 히터입니다.

• 응결 방지 전환 밸브:

응결 방지 전환 밸브(Y16/9)는 가열 회로와 배터리 냉각 회로(저온 회로 2)의 유압식 연결을 제어합니다.

• 고전압 배터리 냉각 장치 전환 밸브:

저온 회로 2는 고전압 배터리 냉각 전환 밸브(Y125/5)의 구동을 통해 제어됩니다 .

• 순환 펌프:

순환 펌프(M13/4)는 차량 내부를 가열하는 가열 회로 안의 물을 순환시킵니다.

• 저온 회로 냉각수 순환 펌프:

저온 회로 냉각수 순환 펌프(M75/16, M75/17)는 별도의 저온 회로 1 및 2의 냉각수를 순환시킵니다.

• 전동식 에어컨 컴프레서:

전동식 에어컨 컴프레서(A9/6)는 냉매를 지속적으로 흡입하고 압축합니다.

추가 기능 조건, 전동식 장치 1 및 고전압 부품 냉각

• 전기 구동 장치 "READY", 바이패스

전동식 장치 1 및 고전압 부품 냉각

전동식 장치 1 및 고전압 부품은 저온 회로 1을 통해 냉각됩니다.

구동 장치 컨트롤 유닛은 전동식 장치 1의 냉각을 제어하기 위해 파워 일렉트로닉 컨트롤 유닛에서 전달된 다음 신호를 판독합니다.

• 전동식 장치 1 온도

• 전동식 장치 1 상태

이를 위해 파워 일렉트로닉 컨트롤 유닛은 자신의 상태를 구동 장치 컨트롤 유닛에 전송합니다.

전동식 장치 1의 스테이터, 파워 일렉트로닉 컨트롤 유닛, DC/DC 컨버터 컨트롤 유닛, 고전압 배터리 AC 충전기, 직류 충전 연결 유닛은 저온 회로 냉각수 회로 1을 공동으로 사용합니다. 이같은 별도의 물/글리콜 회로(혼합비 50/50)는 고전압 부품을 과열 손상으로부터 보호합니다.

파워 일렉트로닉 컨트롤 유닛은 전동식 장치 온도 센서(B94/2)를 통해 전동식 장치 1의 온도를 평가한 후 이를 구동 장치 컨트롤 유닛으로 전송합니다. 또한 구동 장치 컨트롤 유닛은 저온 냉각수 회로 온도 센서 1(B11/6)을 통해 저온 회로 1의 온도를 평가하여 저온 회로 냉각수 순환 펌프 1을 적절하게 구동합니다.

저온 회로 냉각수 순환 펌프 1은 (+)측에서 차량 내부 퓨즈 모듈 및 릴레이 모듈(F152)을 통해 전원을 공급받습니다. 접지 쪽에서는 좌측 전방 접지점 2(W9/7)를 통해 전원이 공급됩니다.

저온 회로 냉각수 순환 펌프 1은 해당 구동 시 냉각수를 흡입한 후 이를 저온 회로 1에서 전동식 장치 1 및 고전압 부품의 하우징을 통해 펌핑합니다. 전동식 장치 1 및 고전압 부품의 폐열은 냉각수로 배출됩니다.

냉각수 온도가 약 35 °C일 때부터 냉각수는 저온 회로 냉각기 1(4)으로 계속 흐릅니다. 냉각수는 여기에서 기류를 통해 냉각되어 저온 회로 냉각수 순환 펌프 1으로 돌아갑니다. 공기 흐름이 충분하지 않으면 구동 장치 컨트롤 유닛이 추가로 냉각기 팬(M4/14)을 구동합니다. 저온 회로 냉각기 1은 폐열을 외부 공기로 직접 배출합니다.

추가 기능 조건, 냉각, 고전압 배터리

• 전기 구동 장치 "READY"

고전압 배터리 냉각

고전압 배터리는 저온 회로 2를 통해 냉각됩니다.

구동 장치 컨트롤 유닛은 구동 시스템의 에너지 흐름을 조정하고, 전기 변수와 관련하여 배터리 매니지먼트 시스템 컨트롤 유닛(N82/2), 파워 일렉트로닉 컨트롤 유닛(A79/3), 전동식 에어컨 컴프레서(A9/6)와의 인터페이스 역할을 합니다.

구동 장치 컨트롤 유닛은 고전압 배터리의 냉각 컨트롤을 위해 배터리 매니지먼트 시스템에서 받은 다음 신호를 판독합니다.

• 고전압 배터리 온도

• 배터리 매니지먼트 시스템 상태

배터리 매니지먼트 시스템 컨트롤 유닛은 고전압 배터리 온도 센서를 통해 고전압 배터리 온도를 평가하여 필요한 경우 구동 장치 컨트롤 유닛을 거쳐 냉각출력을 요청합니다.

이를 위해 배터리 매니지먼트 시스템 컨트롤 유닛은 자신의 상태를 구동 장치 컨트롤 유닛에 전송합니다.

 구동 장치 컨트롤 유닛은 이 요청을 에너지 매니지먼트 기준에 맞추어 조정한 후 전동식 에어컨 컴프레서의 구동을 승인합니다. 이때 전동식 에어컨 컴프레서는 고전압 배터리의 충전 상태 및 최대 허용 방전 전압/전류를 참작하여 승인됩니다.

저온 회로 2 냉각수 순환 펌프는 고전압 배터리를 냉각하기 위해 고전압 배터리의 냉각 하우징을 통해 냉각수를 펌핑합니다. 이때 냉각수가 고전압 배터링의 폐열을 흡수하여 가열됩니다.

냉각수는 초과된 열 에너지를 저온 냉각 회로 냉각기 2(5)를 통해 주변 공기로 배출합니다. 공기 흐름이 충분하지 않으면 구동 장치 컨트롤 유닛이 추가로 냉각기 팬을 구동합니다.

저온 회로 2는 고전압 배터리 냉각 전환 밸브(Y125/5)의 구동을 통해 제어됩니다 .

고전압 배터리에서 가열된 냉각수의 대부분은 고전압 배터리 냉각 전환 밸브로 흘러갑니다. 고전압 배터리 냉각 전환 밸브는 냉각수 온도에 따라 냉각수를 저온 회로 냉각기 2에 통과시킨 후 저온 회로 냉각수 순환 펌프 2로 다시 전달합니다. 냉각수의 일부는 증발기/열 교환기(8)를 통한 고전압 배터리의 추가적인 냉각과 배터리 히터 컨트롤 유닛을 통한 고전압 배터리 가열을 위해 전달됩니다.

열이 저온 회로 냉각기 2를 통해 충분히 배출되지 않으면(예: 주변 온도가 높은 경우) 냉각수 냉각을 위한 에어컨 냉매 회로가 추가로 요청됩니다. 이를 위해 구동 장치 컨트롤 유닛이 고전압 배터리 냉각 전환 밸브를 구동하고 전동식 에어컨 컴프레서가 활성화됩니다.

구동 장치 컨트롤 유닛이 자동 에어컨 제어 및 조작 유닛에서 CAN 연결을 통해 전동식 에어컨 컴프레서의 구동을 요청합니다. 자동 에어컨 컨트롤 및 조작 유닛은 이에 반응하여 전동식 에어컨 컴프레서를 구동합니다.

냉각수가 열 교환기를 통해 흘러 열 에너지를 에어컨 냉매 회로로 배출할 수 있게 됩니다. 열 교환기는 분사되고 기화되는 냉매를 통해 냉각수를 냉각합니다. 냉각된 냉각수는 이어서 저온 회로 2로 전달됩니다.

냉각출력은 주로 전동식 에어컨 컴프레서의 구동 상태에 따라 결정됩니다. 고전압 배터리 충전 상태가 매우 낮으면, 전동식 에어컨 컴프레서 출력이 떨어집니다.

	기능 패턴, 고전압 배터리 저온 회로		PE08.50-D-2500-97TE
	기능 패턴, 전기 구동 장치 저온 회로		PE08.50-D-2501-97TE
	전기차 온도 조절 시스템, 기능	코드 HH9(반자동 제어식 에어컨, TEMPMATIC) 포함	GF83.00-D-0001TE
	고전압 차량 전원 시스템, 기능		GF47.70-D-0001TE
	전기차 시스템 부품 개요		GF08.00-D-9999TE