Yüksek voltaj araç şebekesini soğutma fonksiyonu

GF08.50-D-0001TE

Yüksek voltaj araç şebekesini soğutma fonksiyonu

10.06.2020

Tip	910
	kod ME0 ile (Elektro motor 85 kW)

D08.50-A031-79

Termo yönetimi, blok diyagramı

A1	Kombi gösterge		N24/6	Doğru akım şarj bağlantısı ünitesi
A9/6	Elektrikli soğutma kompresörü		N33/16	Yüksek voltaj PTC-ısıtıcısı kumanda cihazı
A79/1	Elektrikli makine 1		N33/17	Akü kaloriferi kumanda cihazı
A79/3	Güç elektroniği kumanda kutusu		N73/8	Elektronik kontak (EZS) kumanda kutusu
B11/6	Düşük sıcaklık soğutma maddesi devresi 1 sıcaklık sensörü		N82/2	Akü yönetim sistemi kumanda cihazı
B11/7	Düşük sıcaklık soğutma maddesi devresi 2 sıcaklık sensörü		N83/3	Doğru akım/doğru akım dönüştürücüsü kumanda kutusu
B94/2	Elektrikli makine sıcaklık sensörü		N83/15	Yüksek voltajlı akü alternatif akım şarj cihazı
B161/1	Radyatör basınç ve sıcaklık sensörü		N127	Tahrik aksamı kumanda kutusu
B161/2	Kondansatörün basınç ve sıcaklık sensörü		Y16/9	Kondensat (yoğuşma suyu) önleme sistemi kumanda değiştirme valfi
B183/11	Yüksek voltaj aküsü 1 sıcaklık sensörü		Y19/19	Yüksek voltaj aküsü soğutması evaporatörü kesme valfi
B183/12	Yüksek voltaj aküsü 2 sıcaklık sensörü		Y125/5	Yüksek voltajlı akü soğutması kumanda değiştirme ventili
B183/13	Yüksek voltaj aküsü 3 sıcaklık sensörü		Y140/1	Genleşme valfi
B183/14	Yüksek voltaj aküsü 4 (Code E4T (Yüksek voltaj aküsü (47 kWh)) ile) sıcaklık sensörü		CAN B	Araç içi-CAN
G1/31	Yüksek voltaj aküsü 1		CAN BAT	Akü yönetim sistemi-CAN
G1/32	Yüksek voltaj aküsü 2		CAN ED	Elektrikli tahrik-CAN
G1/33	Yüksek voltaj aküsü 3		CAN HMI	Kullanıcı arabirimi-CAN
G1/34	Yüksek voltaj aküsü 4 (Code E4T (Yüksek voltaj aküsü (47 kWh)) ile)		CAN L	Hibrid-CAN
M4/14	Radyatör fanı		CAN PER	Çevredekiler-CAN
M13/4	Devirdaim pompası		Flex E	Yürüyüş takımları-FlexRay
M75/16	Düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi devirdaim pompası 1		LIN B8	Klima-LIN
M75/17	Düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi devirdaim pompası 2		LIN C3	Tahrik aksamı-LIN
N10	SAM kumanda kutusu		O	Opsiyon
N22/2	Otomatik klima kumanda ve kullanım cihazı		S	Standart

D20.00-A004-79

Termo yönetimi, şematik görünümü

1	Düşük sıcaklık devresi 1 dengeleme kabı		M4/14	Radyatör fanı
2	Düşük sıcaklık devresi 2 dengeleme kabı		M13/4	Devirdaim pompası
3	Kondansatör		M75/16	Düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi devirdaim pompası 1
4	Düşük sıcaklık devresi 1 radyatörü		M75/17	Düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi devirdaim pompası 2
5	Düşük sıcaklık devresi 2 radyatörü		N33/16	Yüksek voltaj PTC-ısıtıcısı kumanda cihazı
6	Evaporatör (araç iç mekanı)		N33/17	Akü kaloriferi kumanda cihazı
7	Kalorifer ısı değiştiricisi		N83/3	Doğru akım/doğru akım dönüştürücüsü kumanda kutusu
8	Evaporatör/Isı değiştiricisi		N83/15	Yüksek voltajlı akü alternatif akım şarj cihazı
10	İç ısı değiştiricisi		Y16/9	Kondensat (yoğuşma suyu) önleme sistemi kumanda değiştirme valfi
11	Ayar valfi		Y19/19	Yüksek voltaj aküsü soğutması evaporatörü kesme valfi
A9/6	Elektrikli soğutma kompresörü		Y125/5	Yüksek voltajlı akü soğutması kumanda değiştirme ventili
A79/1	Elektrikli makine 1		Y140/1	Genleşme valfi
A79/3	Güç elektroniği kumanda kutusu		A	Düşük sıcaklık devresi 1
G1/31	Yüksek voltaj aküsü 1		B	Düşük sıcaklık devresi 2
G1/32	Yüksek voltaj aküsü 2		C	Isıtma devresi
G1/33	Yüksek voltaj aküsü 3		D	Soğutucu gaz devresi
G1/34	Yüksek voltaj aküsü 4 (Code E4T (Yüksek voltaj aküsü (47 kWh)) ile)

Yüksek voltajlı araç elektrik şebekesi soğutması fonksiyon ön koşulları genel bilgileri

 Klemens 30

Yüksek voltajlı araç elektrik şebekesi soğutması fonksiyon akışı

Fonksiyon akışı aşağıdaki noktalarda açıklanmıştır:

 Termo yönetimi genel olarak

 Termo yönetimi fonksiyonu

 Üst yapı

 Elektrik makine 1 soğutması ve yüksek voltaj bileşenleri (düşük ısı devresi 1)

 Yüksek voltaj akülerinin (düşük sıcaklık devresi 2) soğutması

Termo yönetimi genel olarak

Elektrik enerjisinin hareket enerjisine dönüştürülmesinde ve çeşitli gerilimlerin doğrultularak dönüştürülmesinde yan ürün olarak atık ısı ortaya çıkar. Bu artık ısının giderilmesi için elektrikli tahrik akıllı, su bazlı bir termo yönetimine sahiptir.

Yüksek voltajlı akülerin ve elektrikli makine 1'in (A79/1) çalışma sıcaklığı; şarj kapasitesinin, şarj periyodu sayısının ve yüksek voltajlı akü ömrünün veya yüksek voltaj bileşen işletiminin optimize edilmesi ve emniyete alınması için belirli bir aralıkta olmalıdır. Bundan dolayı yüksek voltajlı aküler ve elektrikli makine 1 ayrı düşük sıcaklık soğutma maddesi devrelerinin bir parçasıdır:

 Düşük sıcaklık devresi 1

 Yüksek voltaj bileşenlerinin ve elektrikli makine 1'in soğutulması

 Düşük sıcaklık devresi 2

 Yüksek voltajlı akülerin soğutulması veya ısıtılması

Sürüş ve şarj sırasında düşük ısı devridaim 1 tarafından elektrikli makine 1, güç elektroniği kumanda kutusu (A79/3) ve yüksek voltaj bileşenleri (yüksek voltajlı akünün alternatif akım şarj cihazı (N83/15) ayrıca DC/DC dönüştürücüsü kumanda kutusu (N83/3) soğutulur ve aşırı ısınmadan kaynaklı hasarlara karşı korunur.

Düşük sıcaklık devresi 2 üzerinden yüksek voltaj aküleri soğutulur veya ısıtılır.

Yüksek voltajlı aküler tarafından üretilen ısı, gerekirse ısı pompasının prensibine göre klima tertibatının soğutucu madde devridaim hattına sevk edilir ve ayrıca su soğutmalı kondansatör üzerinden ısıtma devridaim hattına da iletilir ve araç iç mekanının ısıtılması için kullanılır. Bu sayede araç iç mekanının ısıtılması için yüksek voltajlı akülerden gelen enerji az tüketilir ve yüksek voltajlı devre ağının enerji kapasitesi korunur. Dış hava ve yüksek voltajlı aküler arasında yeterli bir sıcaklık farkı olduğunda, gerekirse ön soğutucu üzerinden de soğutulur.

Düşük sıcaklık devresi 1 soğutma maddesi devir daim pompası (M75/16) elektrikli makine 1 için ve düşük sıcaklık devresi 2 soğutma maddesi devir daim pompası (M75/17) yüksek voltaj aküleri için, sürüş işletiminde tahrik aksamı kumanda cihazı (N127) tarafından sürekli olarak devreye alınır. Akü yönetim sistemi kumanda kutusu (N82/2) yüksek voltajlı akülerin sıcaklığını, yüksek voltajlı akülerin sıcaklık sensörleri üzerinden değerlendirir ve bu durumu tahrik aksamı kumanda kutusuna aktarır.

Elektrikli makine 1'in, yüksek voltajlı akülerinin ve soğutma maddesi devrelerinin sıcaklık sensörleri, bileşenlerin optimal işletim sıcaklığını ve uzun ömürlü olmasını sağlamak için yüksek voltaj araç elektrik şebekesinin işletim sıcaklığını kontrol ederler. Düşük çevre sıcaklıklarında yüksek voltaj akülerinin işletim sıcaklığına ulaşması için, akü ısıtması kumanda cihazı (N33/17) üzerinden düşük sıcaklık devresi 2 içindeki soğutma maddesi ısıtılır.

Yüksek voltajlı akülerin ürettiği ısı gerektiğinde ısıtma devresine de yönlendirilebilir ve araç iç mekanının ısıtıcısı kullanılır. Bu sayede yüksek voltajlı aküden gelen enerji tüketimi araç iç mekanının ısıtılması için azaltılır ve bu şekilde elektrikli aracın menzili arttırılır.

 Klima sistemi klima gazı devresine ve ayrıca araç iç mekanı ısıtma devresine ilişkin detaylı bilgi, "Elektrikli araç iklimlendirmesi fonksiyonu" ayrı fonksiyon açıklamasında mevcuttur.

 Yüksek voltj aküsünün ısıtılmasına ilişkin detaylı bilgiler "Yüksek voltaj araç elektrik şebekesi fonksiyonu" ayrı fonksiyon açıklamasında bulunmaktadır.

Termo yönetimi fonksiyonu

İçten yanmalı araca kıyasla termo yönetim sistemi elektrikli araçta sayısız ilave fonksiyonları kapsar:

 Elektikli tahrik aksamının ve elektrik bileşenlerinin (düşük sıcaklık devresi 1) soğutulması

 Araç iç mekanı için ısıtma devresi ısıtması yüksek voltaj PTC-ısıtıcısı kumanda cihazı (N33/16) üzerinden

 Araç iç mekanı için ısıtma devresindeki ilave ısıtma düşük sıcaklık devresi 2 tarafından devirdaim pompası (M13/4) üzerinden

 Araç iç mekanının ısıtılması için akü atık ısısının ve evaporatör atık ısısının ısı pompaları fonksiyonu üzerinden kullanımı

 Yüksek voltaj akülerinin soğutması evaporatör/ısı değiştiricisi (8) (klima gazı devresi) üzerinden

 Düşük sıcaklık devresi 2 radyatörü (5) üzerinden yüksek voltaj akülerinin soğutulması

 Akü ısıtması kumanda cihazı (düşük sıcaklık devresi 2) üzerinden yüksek voltaj akülerinin ısıtılması

 Sıu taraflı kondenserin (3) ayarlanması

 Şarj işlemi sırasında araç iç mekanının ön ısıtması/soğutulması

Bu fonksiyonlar büyük ölçüde tahrik aksamı kumanda cihazı ve klima otomatiği kumanda ve kullanım cihazı üzerine dağıtılmıştır. Dağıtılmış olan termo yönetimi fonksiyonları kumanda cihazları arasında yoğun bir iletişim talep eder.

Termo yönetim sistemi soğutma suyu taraflı aşağıdaki devrelerden oluşur:

 Düşük sıcaklık devresi 1

Elektrikli tahrik aksamı, yüksek voltajlı akü alternatif akım şarj cihazı, doğru akım şarj bağlantı ünitesi, DC/DC (doğru akım/doğru akım) konvertörü kumanda cihazı soğutması

 Düşük sıcaklık devresi 2:

Yüksek voltajlı aküler

 Isıtma devresi:

Araç iç mekanı, klima sistemi kondansatörü

 Soğutucu gaz devresi:

Evaporatör ve ısı değiştiricisi kolu

 Düşük sıcaklık devresi 2 ve ısıtma devresi hidrolik olarak birbirine bağlıdır.

Sistemin ısı pompaları fonksiyonu özellikle 5 ila 20 °C (dahili sirkülasyon havası kullanımı) arası sıcaklık aralığında çok etkin bir ısıtma işletimi sağlar, ancak tahrik aksamı kumanda cihazı ve klima otomatiği kumanda ve kullanım cihazı arasında sistem karmaşıklığını ve etkileşimi arttırır.

Yüksek voltaj aküsünün soğutulması, çerçeve koşullarına göre düşük sıcaklık devresi 2 radyatörü (5) veya evaporatör/ısı değiştiricisi (8) (klima gazı devresi) üzerinden gerçekleştirilir.

Üst yapı

Termo yönetimi esas olarak aşağıdaki bileşenlerden oluşur:

 Kondansatör:

Kondenser (3) klima gazının sıvılaştırılması (yoğuşması) için sorumludur. Bu durum, burada kullanılan yapı şeklinde, klima gazından ısıtma devresindeki suya ısı aktarımı ile olur (girişte gaz halinde yakl. 90 °C ile yakl. 18 bar'da basınç ile). Bu sayede "Artık ısı" klima gazı devresinde ısıtma için kullanılabilir.

 Evaporatör/Isı değiştiricisi:

Evaporatör/ısı değiştiricisi (8) klima gazının buharlaşması için sorumludur. Bu işlem burada kullanılan yapı şeklinde, klima gazından akü soğutma devresindeki (düşük sıcaklık devresi 2) suya ısı aktarımı ile gerçekleşir. Bu sayede yüksek voltajlı akülerin "Artık ısısı" ya klima gazı devresindeki enerji seviyesini kaldırabilir ve böylece ısıtmak için kullanılabilir ya da yüksek voltajlı aküler soğutulabilir.

 Yüksek voltaj PTC-ısıtıcısı kumanda cihazı:

Yüksek voltaj PTC-ısıtıcısı kumanda cihazı (N33/16) (PTC = pozitif sıcaklık katsayısı) ısıtma devresindeki suyun ısıtılması için sorumludur. Basitçe söylemek gerekirse, burada söz konusu olan elektrikle aralıksız işletilen bir su ısıtıcıdır.

 Kondensat (yoğuşma suyu) önleme sistemi kumanda değiştirme valfi:

Kondensat (yoğuşma suyu) önleme sistemi kumanda değiştirme valfi (Y16/9), ısıtma devresinin ve akü soğutma devresinin (düşük sıcaklık devresi 2) hidrolik bağlantısını ayarlar.

 Yüksek voltaj aküsü soğutması kumanda değiştirme valfi:

Düşük sıcaklık devresi 2'nin regülasyonu yüksek voltaj aküsü soğutması kumanda değiştirme valfinin (Y125/5) kumanda edilmesi üzerinden gerçekleşir.

 Devirdaim pompası:

Devirdaim pompası (M13/4) araç iç mekanı için ısıtma devresindeki suyu sirkülasyon yaptırır.

 Düşük sıcaklık devreleri soğutma maddesi devirdaim pompaları:

Düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi devirdaim pompaları (M75/16, M75/17) soğutma maddesini ayrı düşük sıcaklık devrelerinde 1 ve 2 sirkülasyon yaptırırlar.

 Elektrikli klima gazı kompresörü:

Elektrikli klima gazı kompresörü (A9/6) klima gazının emilmesinden ve sıkıştırılmasından (yoğunlaştırılmasından) sorumludur.

Elektrikli makine 1 ve yüksek voltaj bileşenlerinin soğutması ilave fonksiyon ön koşulu

 Elektrikli tahrik "READY", bypass

Elektrikli makine 1 ve yüksek voltaj bileşenlerinin soğutması

Elektrikli makine 1 ve yüksek voltaj bileşenlerinin soğutulması düşük sıcaklık devresi 1 üzerinden gerçekleştirilir.

Tahrik aksamı kumanda cihazı, elektrikli makine 1'in soğutulmasına yönelik kumanda işlemi için güç elektroniği kumanda cihazından gelen aşağıdaki sinyalleri okur:

 Elektrikli makine 1'in sıcaklığı

 Elektrikli makine 1'in durumu

Bu amaç doğrultusunda güç elektroniği kumanda cihazı onun durumunu tahrik aksamı kumanda cihazına gönderir.

Elektrikli makine 1'in statörü, güç elektroniği kumanda cihazı, DC/DC (doğru akım/doğru akım) dönüştürücüsü kumanda cihazı, yüksek voltaj aküsü alternatif akım şarj cihazı ve doğru akım şarj bağlantı ünitesi ortak soğutma maddesi devresi düşük sıcaklık devresi 1'e sahiptir. Bu ayrı su/glikol devresi (karıştırma oranı 50/50) yüksek volatjlı bileşenleri aşırı ısınma hasarlarına karşı korur.

Güç elektroniği kumanda cihazı elektrikli makine 1'in sıcaklığını elektrikli makine sıcaklık sensörü (B94/2) üzerinden değerlendirir ve bunu tahrik aksamı kumanda cihazına aktarır. Tahrik aksamı kumanda cihazı buna ilaveten düşük sıcaklık soğutma maddesi devresi 1 sıcaklık sensörü (B11/6) üzerinden düşük sıcaklık devresi 1'in sıcaklığını değerlendirir ve düşük sıcaklık devresi 1 soğutma maddesi devirdaim pompasını buna uygun olarak kumanda eder.

Düşük ısı devresi 1 soğutma maddesi devirdaim pompasının gerilim beslemesi ARTI-taraflı araç içi sigorta ve röle modülü (F152) üzerinden gerçekleşir. Şase tarafındaki gerilim beslemesi sol ön şase noktası 2 (W97) üzerinden gerçekleşir.

Düşük sıcaklık devresi 1 soğutma maddesi devirdaim pompası ilgili kumanda sırasında soğutma maddesini emer ve bunu düşük sıcaklık devresi 1 içinde elektrikli makine 1 gövdesinden ve yüksek voltaj bileşenlerinden geçirerek pompalar. Elektrikli makine 1'in ve yüksek voltaj bileşenlerinin atık ısısı soğutma maddesine verilir.

Yakl. 35 °C'ik bir soğutma maddesi sıcaklığından itibaren soğutma maddesi düşük sıcaklık devresi 1 radyatörüne (4) akmaya devam eder, orada sürüş rüzgarı tarafından soğutulur ve düşük sıcaklık devresi 1 soğutma maddesi devirdaim pompasına geri akan. Yetersiz hava akımında ilave olarak radyatör fanı (M4/14) tahrik aksamı kumanda cihazı tarafından kumanda edilir. Düşük sıcaklık devresi 1 radyatörü atık ısıyı doğrudan çevre havasına verir.

Yüksek voltajlı akülerin soğutması ilave fonksiyon ön koşulu

 Elektrikli tahrik "READY"

Yüksek voltajlı akülerin soğutması

Yüksek voltaj akülerinin soğutulması düşük sıcaklık devresi 2 üzerinden gerçekleşir.

Tahrik aksamı kumanda cihazı tahrik sisteminin enerji akışını koordine eder ve elektrik değerleriyle ilgili olarak akü yönetim sistemi kumanda cihazına (N82/2), güç elektroniği kumanda cihazına (A79/3) ve elektrikli klima gazı kompresörüne (A9/6) ait olan bağlantı noktalarını oluşturur.

Tahrik aksamı kumanda cihazı, yüksek voltaj akülerinin soğutulmasına yönelik kumanda işlemi için akü yönetim sistemi kumanda cihazından gelen aşağıdaki sinyalleri okur:

 Yüksek voltajlı akülerin sıcaklığı

 Akü yönetim sistemi durumu

Akü yönetim sistemi kumanda cihazı yüksek volatjlı akülerin sıcaklığını yüksek voltajlı akü sıcaklık sensörleri üzerinden değerlendirir ve gerektiğinde soğutma gücünü tahrik aksamı kumanda cihazı üzerinden talep eder.

Bu amaç doğrultusunda akü yönetim sistemi kumanda cihazı onun durumunu tahrik aksamı kumanda cihazına gönderir.

 Tahrik aksamı kumanda cihazı bu talebi enerji yönetiminin ön verileri ile karşılaştırır ve elektrikli klima kompresörünün kumanda edilmesinin serbest bırakılmasını sağlar. Elekrikli klima kompresörünün serbest bırakılması bu esnada, yüksek voltaj akülerinin şarj durumu ile tolere edilebilir maksimum deşarj gerilimleri/akımları da dikkate alınarak gerçekleştirilir.

Düşük sıcaklık devresi 2 soğutma maddesi devirdaim pompası soğutma maddesini, soğutulması için yüksek voltaj akülerinin soğutma gövdesi içinden geçirerek pompalar. Orada soğutma maddesi yüksek voltajlı akülerin artık ısılarını alır ve ısıtılır.

Soğutma maddesi fazla olan ısı enerjisini düşük sıcaklık devresi 2 radyatörü (5) üzerinden çevre havasına verir. Hava akımının burada yeterli olmaması durumunda, ilave olarak radyatör fanı tahrik aksamı kumanda cihazı tarafından kumanda edilir.

Düşük sıcaklık devresi 2'nin regülasyonu yüksek voltaj aküsü soğutması kumanda değiştirme valfinin (Y125/5) kumanda edilmesi üzerinden gerçekleşir.

Yüksek voltaj akülerinden, ısıtılmış olan soğutma maddesinin büyük bir kısmı yüksek voltaj aküsü soğutması kumanda değiştirme valfine akar. Soğutma maddesi sıcaklığına göre yüksek voltaj aküsü soğutması kumanda değiştirme valfi soğutma maddesini düşük sıcaklık devresi 2'nin radyatöründen geçirerek yönlendirir ve tekrar düşük sıcaklık devresi 2 soğutma maddesi devirdaim pompasına geri yönlendirir. Soğutma maddesinin bir bölümü yüksek voltajlı akülerin ilaveten soğutması için evaporatör/ısı değiştiricisi (8) üzerinden ve yüksek voltajlı akülerin ısıtlması için akü kaloriferi kumanda cihazı üzerinden iletilir.

Düşük sıcaklık devresi 2 radyatörü üzerinden ısının verilmesi yeterli değilse (örn.  yüksek çevre sıcaklıkları), ilave olarak klima sisteminin klima gazı devresi soğutma maddesinin soğutulması için talep edilir. Bunun için tahrik aksamı kumanda cihazı tarafından yüksek voltaj aküsü soğutması kumanda değiştirme valfi kumanda edilir ve elektrikli klima kompresörü devreye alınır.

Tahrik aksamı kumanda cihazı CAN­ağ bağlantısı üzerinden klima otomatiği kumanda ve kullanım cihazından elektrikli klima kompresörünün kumanda edilmesini talep eder. Klima otomatiği kumanda ve kullanım cihazı bunun üzerine elektrikli klima kompresörünü kumanda eder.

Soğutma maddesi ısı değitiricisinden geçerek akar ve bu şekilde ısı enerjisinin klima sisteminin klima gazı devresine veilmesini sağlar. Isı değiştiricisi soğutma maddesini ısı değiştiricisine püskürtülen ve buharlaşan klima gazı vasıtasıyla soğutur. Bunun ardından, soğutulan soğutma maddesi düşük sıcaklık devresi 2'ye sunulur.

Soğutma gücü büyük ölçüde elektrikli klima kompresörünün kumanda büyüklüğüne bağlıdır. Yüksek voltaj akülerinin şarj durumunun çok düşük olması halinde, elektrikli klima kompresörünün gücü aşağı değere düşürülür.

	Yüksek voltaj aküsü düşük sıcaklık devresinin fonksiyon şeması		PE08.50-D-2500-97TE
	Elektrikli tahrik düşük sıcaklık devresi fonksiyon şeması		PE08.50-D-2501-97TE
	Elektro araç fonksiyonu iklimlendirmesi	Code HH9 (Yarı otomatik ayarlamalı klima sistemi, TEMPMATIC) ile	GF83.00-D-0001TE
	Yüksek voltaj araç şebekesi fonksiyonu		GF47.70-D-0001TE
	Elektronik araç sistem yapı parçalarına genel bakış		GF08.00-D-9999TE