Resfriamento da rede de bordo de alta voltagem - Função

GF08.50-D-0001TE

Resfriamento da rede de bordo de alta voltagem - Função

10.06.2020

Tipo	910
	com Code ME0 (Motor elétrico 85 kW)

D08.50-A031-79

Controle térmico, esquema de circuitos em bloco

A1	Painel de instrumentos		N24/6	Unidade da conexão de recarga da corrente contínua
A9/6	Compressor do agente refrigerante elétrico		N33/16	Módulo de comando do aquecedor PTC de alta voltagem
A79/1	Máquina elétrica 1		N33/17	Módulo de comando do aquecedor da bateria
A79/3	Módulo de comando da eletrônica de potência		N73/8	Módulo de comando do contato de ignição eletrônico (EZS)
B11/6	Sensor de temperatura do circuito do líquido de arrefecimento de baixa temperatura 1		N82/2	Módulo de comando do sistema de gerenciamento da bateria
B11/7	Sensor de temperatura do circuito do líquido de arrefecimento de baixa temperatura 2		N83/3	Módulo de comando do conversor DC/DC
B94/2	Sensor de temperatura da máquina elétrica		N83/15	Carregador de baterias de corrente alternada para bateria de alta voltagem
B161/1	Sensor de pressão e temperatura do radiador		N127	Módulo de comando do trem de força
B161/2	Sensor de pressão e temperatura do condensador		Y16/9	Válvula de inversão para evitar a condensação
B183/11	Sensor de temperatura da bateria de alta voltagem 1		Y19/19	Válvula de bloqueio do evaporador do arrefecimento da bateria de alta voltagem
B183/12	Sensor de temperatura da bateria de alta voltagem 2		Y125/5	Válvula de inversão do arrefecimento da bateria de alta voltagem
B183/13	Sensor de temperatura da bateria de alta voltagem 3		Y140/1	Válvula de expansão
B183/14	Sensor de temperatura da bateria de alta voltagem 4 (com Code E4T (bateria de alta voltagem (47 kWh)))		CAN B	CAN do compartimento interno do veículo
G1/31	Bateria de alta voltagem 1		CAN BAT	Sistema de gerenciamento da bateria CAN
G1/32	Bateria de alta voltagem 2		CAN ED	Propulsão elétrica CAN
G1/33	Bateria de alta voltagem 3		CAN HMI	CAN da interface do usuário
G1/34	Bateria de alta voltagem 4 (com Code E4T (bateria de alta voltagem (47 kWh)))		CAN L	CAN Hybrid
M4/14	Ventilador do radiador		CAN PER	CAN periféricos
M13/4	Bomba de circulação		Flex E	FlexRay da suspensão
M75/16	Bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 1		LIN B8	LIN da climatização
M75/17	Bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 2		LIN C3	LIN do trem de força
N10	Módulo de comando SAM		O	Opção
N22/2	Módulo e dispositivo de comando da climatização automática		S	Standard

D20.00-A004-79

Controle térmico, representação esquemática

1	Reservatório de expansão do circuito de baixa temperatura 1		M4/14	Ventilador do radiador
2	Reservatório de expansão do circuito de baixa temperatura 2		M13/4	Bomba de circulação
3	Condensador		M75/16	Bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 1
4	Radiador do circuito de baixa temperatura 1		M75/17	Bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 2
5	Radiador do circuito de baixa temperatura 2		N33/16	Módulo de comando do aquecedor PTC de alta voltagem
6	Evaporador (compartimento interno do veículo)		N33/17	Módulo de comando do aquecedor da bateria
7	Trocador de calor do aquecedor de ar		N83/3	Módulo de comando do conversor DC/DC
8	Evaporador/trocador de calor		N83/15	Carregador de baterias de corrente alternada para bateria de alta voltagem
10	Trocador de calor interno		Y16/9	Válvula de inversão para evitar a condensação
11	Válvula reguladora		Y19/19	Válvula de bloqueio do evaporador do arrefecimento da bateria de alta voltagem
A9/6	Compressor do agente refrigerante elétrico		Y125/5	Válvula de inversão do arrefecimento da bateria de alta voltagem
A79/1	Máquina elétrica 1		Y140/1	Válvula de expansão
A79/3	Módulo de comando da eletrônica de potência		A	Circuito de baixa temperatura 1
G1/31	Bateria de alta voltagem 1		B	Circuito de baixa temperatura 2
G1/32	Bateria de alta voltagem 2		C	Circuito do líquido de aquecimento
G1/33	Bateria de alta voltagem 3		D	Circuito do agente refrigerante
G1/34	Bateria de alta voltagem 4 (com Code E4T (bateria de alta voltagem (47 kWh)))

Condições de funcionamento do arrefecimento da rede de bordo de alta voltagem em geral

 Borne 30

Sequência de funcionamento da refrigeração da rede de bordo de alta voltagem

A sequência de funcionamento está descrita nos seguintes pontos:

 Controle térmico em geral

 Controle térmico - funcionamento

 Carroceria

 Arrefecimento da máquina elétrica 1 e dos componentes de alta voltagem (circuito de baixa temperatura 1)

 Arrefecimento das baterias de alta voltagem (circuito de baixa temperatura 2)

Controle térmico em geral

Na conversão de energia elétrica em energia cinética e na transformação das diversas tensões é gerado calor perdido como subproduto. Para dissipar esse calor de escape, a propulsão elétrica tem um controle térmico inteligente baseado em água.

A temperatura de serviço das baterias de alta voltagem e da máquina elétrica 1 (A79/1) devem se situar em um determinado intervalo, para assegurar que a capacidade de carga, o número de ciclos de carregamento e a expectativa de durabilidade das baterias de alta voltagem ou a operação dos componentes de alta voltagem sejam otimizados e seguros. Por isso, as baterias de alta voltagem e a máquina elétrica 1 são parte dos circuitos separados do líquido de arrefecimento de baixa temperatura:

 Circuito de baixa temperatura 1

 Arrefecimento dos componentes de alta voltagem e da máquina elétrica 1

 Circuito de baixa temperatura 2

 Arrefecimento e controle das baterias de alta voltagem

Durante o modo de condução e o modo recarga, o circuito de baixa temperatura 1 da máquina elétrica 1 arrefece e protege contra danos provocados por superaquecimento a máquina elétrica, o módulo de comando da eletrônica de potência (A79/3) e os componentes de alta voltagem (carregador de baterias de corrente alternada para bateria de alta voltagem (N83/15) e o módulo de comando do conversor DC/DC (N83/3)).

Através do circuito de baixa temperatura 2, as baterias de alta voltagem são arrefecidas respectivamente é regulada sua temperatura.

Se necessário, o calor gerado das baterias de alta voltagem também é dissipado, segundo o princípio da bomba de calor, para o circuito do agente refrigerante do ar-condicionado, sendo também transportado para o circuito do líquido de aquecimento através do condensador refrigerado a água e usado para o aquecedor do compartimento interno do veículo. Isso reduz o consumo de energia das baterias de alta voltagem para aquecer o compartimento interno do veículo e o teor de energia da rede de bordo de alta voltagem é poupado. No caso de uma diferença de temperatura suficiente entre o ar externo e as baterias de alta voltagem, se necessário, este elemento também é refrigerado através do radiador frontal.

A bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 1 (M75/16) para a máquina elétrica 1 e a bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 2 (M75/17) para as baterias de alta voltagem são ativadas permanentemente, no modo de condução, pelo módulo de comando do trem de força (N127). O módulo de comando do sistema de gerenciamento da bateria (N82/2) analisa a temperatura das baterias de alta voltagem através dos sensores de temperatura das baterias de alta voltagem e transmite esse status para o módulo de comando do trem de força.

Os sensores de temperatura da máquina elétrica 1, das baterias de alta voltagem e dos circuitos do líquido de arrefecimento controlam a temperatura de serviço da rede de bordo de alta voltagem, a fim de garantir uma temperatura ideal de serviço e a longevidade dos componentes. Em caso de baixas temperaturas ambientes, o líquido de arrefecimento no circuito de baixa temperatura 2 é aquecido através do módulo de comando do aquecedor da bateria (N33/17), a fim de alcançar a temperatura de serviço das baterias de alta voltagem.

O calor gerado das baterias de alta voltagem também é dissipado, se necessário, para o circuito do líquido de aquecimento e usado para o aquecimento do compartimento interno do veículo. Como resultado, o consumo de energia das baterias de alta voltagem para aquecimento do compartimento interno do veículo é reduzido, aumentando assim a autonomia do veículo elétrico.

 Informações detalhadas sobre o circuito do agente refrigerante do ar-condicionado, assim como sobre o circuito do líquido de aquecimento do compartimento interno do veículo estão contidas na descrição de funcionamento separada "Função da climatização do veículo elétrico".

 Informações detalhadas sobre o aquecimento da bateria de alta voltagem estão contidas na descrição de funcionamento separada "Função da rede de bordo de alta voltagem".

Controle térmico - funcionamento

Em comparação ao veículo com motor de combustão interna, o sistema do controle térmico no veículo elétrico abrange várias funções adicionais:

 Arrefecimento do trem de força elétrico e dos componentes elétricos (circuito de baixa temperatura 1)

 Aquecimento do circuito do líquido de arrefecimento para o compartimento interno do veículo através do módulo de comando do aquecedor PTC de alta voltagem (N33/16)

 Aquecimento adicional no circuito do líquido de aquecimento para o compartimento interno do veículo pelo circuito de baixa temperatura 2 através da bomba de circulação (M13/4)

 Aproveitamento do calor perdido da bateria de alta voltagem e do evaporador através da função de bomba de calor para o aquecimento do compartimento interno do veículo

 Arrefecimento das baterias de alta voltagem através do evaporador/trocador de calor (8) (circuito do agente refrigerante)

 Arrefecimento das baterias de alta voltagem através do radiador do circuito de baixa temperatura 2 (5)

 Aquecimento das baterias de alta voltagem através do módulo de comando do aquecedor da bateria (circuito de baixa temperatura 2)

 Regulagem do condensador do lado da água (3)

 Preaquecimento/arrefecimento do compartimento interno do veículo durante a recarga

Estas funções são distribuídas, em boa parte, pelo módulo de comando do trem de força e pelo módulo e dispositivo de comando da climatização automática. As funções distribuídas do controle térmico requerem uma comunicação intensa entre os módulos de comando.

O sistema do controle térmico é composto, no lado do líquido de arrefecimento, pelos seguintes circuitos:

 Circuito de baixa temperatura 1:

Arrefecimento do trem de força elétrico, do carregador de baterias de corrente alternada para a bateria de alta voltagem, a unidade da conexão de recarga da corrente contínua, do módulo de comando do conversor DC/DC

 Circuito de baixa temperatura 2:

Baterias de alta voltagem

 Circuito do líquido de aquecimento:

Compartimento interno do veículo, condensador do ar-condicionado

 Circuito do agente refrigerante:

Evaporador e derivação do trocador de calor

 O circuito de baixa temperatura 2 e o circuito do líquido de aquecimento são interligados hidraulicamente.

A função de bomba de calor do sistema possibilita um modo aquecimento muito eficiente, especialmente na faixa de temperatura de 5 até 20 °C (aproveitamento do ar de recirculação), mas ela aumenta a complexidade do sistema e a interação entre o módulo de comando do trem de força e o módulo e dispositivo de comando da climatização automática.

O arrefecimento da bateria de alta voltagem ocorre, dependendo das condições aplicáveis, através do radiador do circuito de baixa temperatura 2 (5) ou do evaporador/trocador de calor (8) (circuito do agente refrigerante).

Carroceria

O controle térmico é composto basicamente pelos seguintes componentes:

 Condensador:

O condensador (3) é responsável pela liquefação (condensação) do agente refrigerante. Isso ocorre, no tipo de construção utilizado aqui, através de uma transmissão de calor do agente refrigerante para a água no circuito do líquido de aquecimento (gaseiforme na entrada com aprox. 90 °C a aprox. 18 bar de pressão). Com isso, o "calor perdido" no circuito do agente refrigerante pode ser utilizado para o aquecimento.

 Evaporador/trocador de calor:

O evaporador/trocador de calor (8) é responsável pela evaporação do agente refrigerante. Isso ocorre, no tipo de construção utilizado aqui, através de uma transmissão de calor do agente refrigerante para a água no circuito de arrefecimento da bateria (circuito de baixa temperatura 2). Dessa forma, ou o "calor perdido" das baterias de alta voltagem pode elevar o nível de energia no circuito do agente refrigerante e, com isso, ser utilizado para o aquecimento, ou as baterias de alta voltagem podem ser arrefecidas.

 Módulo de comando do aquecedor PTC de alta voltagem:

O módulo de comando do aquecedor PTC de alta voltagem (N33/16) (PTC = coeficiente positivo de temperatura) é responsável pelo aquecimento da água no circuito do líquido de aquecimento. Expressado de forma simplificada, neste caso se trata de um aquecedor de passagem operado eletricamente.

 Válvula de inversão para evitar a condensação:

A válvula de inversão para evitar a condensação (Y16/9) regula a interligação hidráulica do circuito do líquido de aquecimento e do circuito de arrefecimento da bateria (circuito de baixa temperatura 2).

 Válvula de inversão do arrefecimento da bateria de alta voltagem:

A regulagem do circuito de baixa temperatura 2 ocorre através da ativação da válvula de inversão do arrefecimento da bateria de alta voltagem (Y125/5).

 Bomba de circulação:

A bomba de circulação (M13/4) circula a água no circuito do líquido de aquecimento para o compartimento interno do veículo.

 Bombas de circulação do líquido de arrefecimento dos circuitos de baixa temperatura:

As bombas de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura (M75/16, M75/17) circulam o líquido de arrefecimento nos circuitos de baixa temperatura 1 e 2 separados.

 Compressor do agente refrigerante elétrico:

O compressor do agente refrigerante elétrico (A9/6) é responsável pela aspiração e compressão do agente refrigerante.

Condição de funcionamento adicional do arrefecimento da máquina elétrica 1 e dos componentes de alta voltagem

 Propulsão elétrica "READY", bypass

Arrefecimento da máquina elétrica 1 e dos componentes de alta voltagem

O arrefecimento da máquina elétrica 1 e dos componentes de alta voltagem ocorre através do circuito de baixa temperatura 1.

O módulo de comando do trem de força lê, para o comando do arrefecimento da máquina elétrica 1, os seguintes sinais do módulo de comando da eletrônica de potência:

 Temperatura da máquina elétrica 1

 Status da máquina elétrica 1

Para este fim, o módulo de comando da eletrônica de potência envia seu status para o módulo de comando do trem de força.

O estator da máquina elétrica 1, o módulo de comando da eletrônica de potência, o módulo de comando do conversor DC/DC, o carregador de baterias de corrente alternada para a bateria de alta voltagem e a unidade da conexão de recarga da corrente contínua têm o circuito do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 1 compartilhado. Esse circuito separado de água/glicol (proporção de mistura 50/50) protege os componentes de alta voltagem contra danos por sobreaquecimento.

O módulo de comando da eletrônica de potência avalia a temperatura da máquina elétrica 1 através do sensor de temperatura da máquina elétrica (B94/2) e a transmite ao módulo de comando do trem de força. O módulo de comando do trem de força avalia, adicionalmente, através do sensor de temperatura do circuito do líquido de arrefecimento de baixa temperatura 1 (B11/6), a temperatura do circuito de baixa temperatura 1 e ativa de forma correspondente a bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 1.

A alimentação de tensão da bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 1 é realizada pelo lado POSITIVO através do módulo de fusíveis e relés do compartimento interno do veículo (F152). Pelo lado massa, a alimentação de tensão ocorre através do ponto do massa dianteiro esquerdo 2 (W9/7).

A bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 1 aspira, em caso de uma ativação correspondente, o líquido de arrefecimento e o bombeia no circuito de baixa temperatura 1 através da carcaça da máquina elétrica 1 e dos componentes de alta voltagem. O calor perdido da máquina elétrica 1 e dos componentes de alta voltagem é transmitido ao líquido de arrefecimento.

A partir de uma temperatura do líquido de arrefecimento de aprox. 35 °C, o líquido de arrefecimento continua a fluir no radiador do circuito de baixa temperatura 1 (4), onde é arrefecido pelo fluxo de ar dinâmico e flui de volta para a bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 1. No caso de uma corrente de ar insuficiente, o ventilador do radiador (M4/14) é adicionalmente ativado pelo módulo de comando do trem de força. O radiador do circuito de baixa temperatura 1 transmite o calor perdido diretamente ao ar ambiente.

Condições de funcionamento adicionais do arrefecimento das baterias de alta voltagem

 Propulsão elétrica "READY"

Arrefecimento das baterias de alta voltagem

O arrefecimento das baterias de alta voltagem é realizado através do circuito de baixa temperatura 2.

O módulo de comando do trem de força coordena os fluxos de energia do sistema de propulsão e, com base nas grandezas elétricas, forma a interface para o módulo de comando do sistema de gerenciamento da bateria (N82/2), para o módulo de comando da eletrônica de potência (A79/3) e para o compressor do agente refrigerante elétrico (A9/6).

O módulo de comando do trem de força lê, para o comando do arrefecimento das baterias de alta voltagem, os seguintes sinais do módulo de comando do sistema de gerenciamento da bateria:

 Temperatura das baterias de alta voltagem

 Status do sistema de gerenciamento da bateria

O módulo de comando do sistema de gerenciamento da bateria avalia a temperatura das baterias de alta voltagem através dos sensores de temperatura da bateria de alta voltagem e solicita, em caso de necessidade, capacidade de arrefecimento através do módulo de comando do trem de força.

Para este fim, o módulo de comando do sistema de gerenciamento da bateria envia seu status para o módulo de comando do trem de força.

 O módulo de comando do trem de força compara a solicitação com as prescrições do controle de energia e concede a liberação para a ativação do compressor do agente refrigerante elétrico. A liberação do compressor do agente refrigerante elétrico é feita considerando o estado da carga das baterias de alta voltagem e as tensões/correntes de descarga máximas toleráveis.

A bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 2 bombeia o líquido de arrefecimento através da carcaça de arrefecimento das baterias de alta voltagem, a fim de arrefecê-las. Lá, o líquido de arrefecimento absorve o calor de escape das baterias de alta voltagem e é aquecido.

O líquido de arrefecimento transmite o excesso de energia térmica através do radiador do circuito de baixa temperatura 2 (5) ao ar ambiente. Se a corrente de ar não for suficiente para isso, o ventilador do radiador será ativado adicionalmente pelo módulo de comando do trem de força.

A regulagem do circuito de baixa temperatura 2 ocorre através da ativação da válvula de inversão do arrefecimento da bateria de alta voltagem (Y125/5).

Das baterias de alta voltagem, a maior parte do líquido de arrefecimento aquecido flui para a válvula de inversão do arrefecimento da bateria de alta voltagem. Dependendo da temperatura do líquido de arrefecimento, a válvula de inversão do arrefecimento da bateria de alta voltagem conduz o líquido de arrefecimento através do radiador do circuito de baixa temperatura 2 e de novo de volta para a bomba de circulação do líquido de arrefecimento do circuito de baixa temperatura 2. Uma parte do líquido de arrefecimento é conduzida, para o arrefecimento adicional das baterias de alta voltagem, através do evaporador/trocador de calor (8) e, para o aquecimento das baterias de alta voltagem, através do módulo de comando do aquecedor da bateria.

Se a perda de calor através do radiador do circuito de baixa temperatura 2 não for suficiente (por ex., altas temperaturas ambiente), é solicitado adicionalmente o circuito do agente refrigerante do ar-condicionado para o arrefecimento do líquido de arrefecimento. Para isso, o módulo de comando do trem de força ativa a válvula de inversão do arrefecimento da bateria de alta voltagem e liga o compressor do agente refrigerante elétrico.

O módulo de comando do trem de força solicita, através do CAN da integração, ao módulo e dispositivo de comando da climatização automática a ativação do compressor do agente refrigerante elétrico. O módulo e dispositivo de comando da climatização automática ativa então o compressor do agente refrigerante elétrico.

O líquido de arrefecimento flui através do trocador de calor, possibilitando assim a dissipação da energia térmica para o circuito do agente refrigerante do ar-condicionado. O trocador de calor esfria o líquido de arrefecimento através do agente refrigerante injetado e evaporado. O líquido de arrefecimento arrefecido é disponibilizado em seguida ao circuito de baixa temperatura 2.

A capacidade de arrefecimento depende principalmente do nível de ativação do compressor do agente refrigerante elétrico. Se o estado da carga das baterias de alta voltagem estiver muito baixo, a potência do compressor do agente refrigerante elétrico será reduzida.

	Esquema funcional do circuito de baixa temperatura da bateria de alta voltagem		PE08.50-D-2500-97TE
	Esquema de funcionamento do circuito de baixa temperatura de propulsão elétrica		PE08.50-D-2501-97TE
	Função climatização do veículo elétrico	Com código HH9 (ar condicionado com regulagem semiautomática, TEMPMATIC)	GF83.00-D-0001TE
	Função central elétrica de alta voltagem		GF47.70-D-0001TE
	Visão geral dos componentes do sistema do veículo elétrico		GF08.00-D-9999TE