Yüksek voltajlı soğutma fonksiyonu

S20.00-A039-79

S20.00-A040-79

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

 Sistem işletim durumları

 Elektrikli makine soğutması ve yüksek voltajlı bileşenler (Düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi devresi 1)

 Yüksek voltajlı akülerin soğutması (Düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi devresi 2)

Termo yönetimi genel olarak

Elektrik enerjisinin hareket enerjisine dönüştürülmesi sırasında ve çeşitli gerilimlerin (12 V/Yüksek voltaj/3-fazlı değişken gerilim) dönüştürülmesi sırasında yan ürün olarak artık sıcaklık oluşur. Bu artık ısının giderilmesi için elektrikli tahrik akıllı, su bazlı bir termo yönetimine sahiptir.

Yüksek voltajlı akülerin işletim sıcaklığı ve elektrikli makine, şarj kapasitesinin, şarj periyodlarının ve yüksek voltaj akülerinin ömrünün ve/veya yüksek voltajlı bileşenlerin işletiminin optimize edilebilmesi ve emniyete alınmasının sağlanabilmesi için belirli bir alanda bulunmalıdır. Yüksek voltajlı aküler ve elektrikli makine ayrı düşük sıcaklık soğutma maddesi devrelerinin bir parçasıdır:

 Düşük sıcaklık devresi 1 yüksek voltajlı bileşenleri ve elektrikli makineyi aşırı ısınma hasarlarına karşı korur.

 Düşük sıcaklık devresi 2 yüksek voltajlı akülerin soğutmasına aittir.

Yüksek voltajlı akülerin soğutma maddesi devresi ve klima sisteminin klima gazı devresi vasıtasıyla araç iç mekanı iklimlendirilir ve yüksek voltajlı aküler etkinleşitirilmiş olan elektrikli makinede mümkün olduğunca yakl.20 ila 25 °C arası sıcaklık penceresinde tutulmalıdır. Bu sırada yüksek voltajlı akülerin artık ısısı ilave olarak gerektiğinde klima sisteminin klima gazı devresine yönlendirilir.

Sürüş ve ön ısıtma işletimi esnasında düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi devresi 1 vasıtasıyla elektrikli makine (A79/1), elektrikli makine kumanda cihazı (A79/3), yüksek voltajlı akü alternatif akım şarj cihazı (N83/11) ve akım/doğru akım dönüştürücüsü kumanda kutusu (N83/3) soğutulur.

Düşük sıcaklık devresi 2 üzerinden yüksek voltajlı aküler (G1/18, G1/27, G1/28) soğutulur veya tempere edilir.

Elektrikli makine için düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi pompası 1 (M75/16) ve yüksek volatjlı aküler için düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi pompası 2 (M75/17) sürüş işletiminde sürekli olarak tahrik aksamı kumanda cihazı (N127) tarafından devreye alınır. Akü yönetim sistemi kumanda cihazı (N82/2) yüksek voltajlı akülerin sıcaklığını yüksek voltajlı akülerin sıcaklık sensörleri üzerinden değerlendirir ve bu durumu hibrit-CAN (CAN L) üzerinden tahrik aksamı kumanda cihazına aktarır.

Bir diğer sıcaklık sensörü (Elektrikli makine sıcaklık sensörü(B94/2)) elektrikli makinede bulunur. Bu sensörün ölçülen değeri eletrikli makine kumanda cihazı tarafından elektrikli tahrik-CAN (CAN ED) üzerinden tahrik aksamı kumanda cihazına aktarılır. Ölçülen sıcaklığa göre tahrik aksamı kumanda cihazı gereksinime uygun şekilde düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi pompasını 1 ve düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi pompasını 2 kumanda eder.

Elektrikli makinenin, yüksek voltajlı akülerin ve soğutma maddesi devrelerinin sıcaklık sensörleri, sıcaklık hasarlarını önlemek için ve bileşenlerin uzun ömürlü olmasını sağlamak için yüksek voltajlı araç şebekesinin işletim sıcaklığını kontrol eder. Düşük çevre sıcaklıklarında akü ısıtması kumanda cihazı (N33/8) üzerinden düşük sıcaklık devresindeki 2 soğutma maddesi, yüksek voltajlı akülerin işletim sıcaklığının erişilmesi için 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 voltajlı akü ısıtmasına ilişkin detaylı bilgileri "Yüksek voltaj sistemi fonksiyonu" ayrı fonksiyon açıklamasında bulunmaktadır.

Termo yönetimi fonksiyonu

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

 Elektrikli tahrik aksamı ve elektronik bileşenlerin soğutması (Düşük sıcaklık devresi 1)

 Araç iç mekanı için ısıtma devresi ısıtması yüksek voltaj PTC-ısıtıcısı kumanda cihazı (N33/7) üzerinden

 Araç iç mekanı için ısıtma devresi ısıtmasındaki ısıtıcıyı düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi pompası 2 (ısı pompası)/yüksek voltaj PTC-ısıtıcısı kumanda cihazı üzerinden

 Yüksek voltaj aküsü ve evaporatör artık ısısı kullanımı araç iç mekanı ısıtması için ısı pompaları fonksiyonu üzerinden

 Yüksek voltajlı akülerin soğutması evaporatör/ısı değiştiricisi (8) (klima gazı devresi) üzerinden

 Yüksek voltajlı akülerin soğutması düşük sıcaklık devresi radyatörü 2 üzerinden

 Yüksek voltaj aküsünün ısıtması akü kaloriferi kumanda cihazı (Düşük sıcaklık devresi 2) üzerinden

 Su taraflı kondansatörün  (3) ayarlanması

 Şarj etme sırasında ön ısıtma-/araç iç mekanı soğutması

Bu fonksiyonlar büyük ölçüde tahrik aksamı kumanda cihazı ve klima sistemi kumanda kutusu ve kullanım ünitesi (KLA­V&KLA­H) (S98) üzerine dağıtılmıştır. Dağıtılmış olan termo yönetimi fonksiyonları kumanda cihazları arasında yoğun bir iletişim talep eder.

Bunlar tahrik aksamı kumanda cihazı tarafından yürüyüş takımı CAN (CAN E) üzerinden elektronik kontak kilidi kumanda cihazında (EZS) (N70) ve araç içi CAN (CAN B) üzerinden klima sistemi kumanda kutusu ve kullanım ünitesinde (KLA-V&KLA-H) ve tersi şekilde gerçekleşir.

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/doğru akım dönüştürücüsü kumanda kutusu

 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 pompası fonksiyonu özellikle 5 ila 20 °C (kapalı devre havası kullanımı) arası sıcaklık aralığında çok etkin bir ısıtma işletimi sağlar, ancak tahrik aksamı kumanda cihazı ve klima sistemi kumanda kutusu ve kullanım ünitesi (KLA­V&KLA­H) arasında sistem karmaşıklığını ve etkileşimi arttırır.

Yüksek voltaj aküsü soğutması kenar koşullarına göre düşük sıcaklık devresi radyatörü 2 veya evaporatör/ısı değiştiricisi (klima gazı devresi) üzerinden gerçekleşir.

Üst yapı

Termo yönetimi esas olarak aşağıdaki bileşenlerden oluşur:

 Kondansatör:

Kondansatör klima gazının sıvılaştırılması (yoğunlaşma) 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/Isı değiştiricisi klima gazının buharlaşması için sorumludur. Bu durum, burada kullanılan yapı şeklinde, klima gazından akü soğutma devresindeki suya ısı aktarımı ile olur (Düşük sıcaklık devresi 2). 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 (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 (Y16/10):

Kondensat (yoğuşma suyu) önleme sistemi kumanda değiştirme valfi, ısıtma devresinin ve und akü soğutma devresinin (Düşük sıcaklık devresi 2) hidrolik bağlantısını ayarlar.

 Düşük sıcaklık devresi aküsü kumanda değiştirme valfi (Y125/4):

Düşük sıcaklık devresinin 2 ayarlanması düşük sıcaklık devresi kumanda değiştirme aküsünün kumanda edilmesi üzerinden gerçekleşir.

 Elektrikli ilave su pompası:

Elektrikli ilave su pompası araç iç mekanı için ısıtma devresindeki suyu değiştirir.

 Düşük sıcaklık devreleri soğutma maddesi pompaları:

Soğutma maddesi pompaları soğutma maddesini ayrı soğutma maddeleri devrelerinde değiştirir.

 Elektrikli klima gazı kompresörü:

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

Elektrikli makine ve yüksek voltajlı bileşenlerin soğutması ilave fonksiyon ön koşulu

 Elektrikli tahrik "READY", bypass

Elektrikli makinenin yüksek voltajlı bileşenlerin soğutması

Elektrikli makinenin ve yüksek voltajlı bileşenlerin soğutması düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi devresi 1 üzerinden gerçekleşir.

Tahrik aksamı kumanda cihazı elektrikli makine soğutulmasının kumanda edilmesine için yönelik aşağıdaki sinyalleri elektrikli tahrik CAN üzerinden okur:

 Elektrikli makine kumanda cihazı:

 Elektrikli makine sıcaklığı

 Elektrikli makinenin durumu

Bu amaç doğrultusunda elektrikkli makine kumanda cihazı durumunu elektrikli tahrik CAN üzerinden tahrik aksamı kumanda cihazına gönderir.

Elektrikli makinenin, elektrikli makine kumanda cihazının, akım/doğru akım dönüştürücüsü kumanda cihazının, yüksek voltajlı akü alternatif akım şarj cihazının statoru ortak düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi devresine 1 sahiptir. Bu ayrı su/glikol devresi (karıştırma oranı 50/50) yüksek volatjlı bileşenleri aşırı ısınma hasarlarına karşı korur.

Elektrikli makine kumanda cihazı, elektrikli makine sıcaklık sensörü (B94/2) üzerinden elektrikli makinenin sıcaklığını değerlendirir ve bunu tahrik aksamı kumanda cihazına aktarır. Tahrik aksamı kumanda cihazı ilave olarak soğutma maddesi sıcaklık sensörü 1 (B11/6) üzerinden düşük sıcaklık devresinin 1 sıcaklığını denetler ve düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi pomapası 1 (M75/16) LIN­bağlantısı üzerinden uygun şekilde kumanda eder.

Düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi pompası 1'in gerilim beslemesi artı taraflı motor bölümü sigorta ve röle modülü (K40/10) üzerinden gerçekleşir. Şase tarafındaki gerilim beslemesi sağ ön aydınlatma ünitesi şase noktası (W2) üzerinden gerçekleşir.

Düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi pompası 1 uygun kumanda işleminde soğutma maddesini emer ve düşük sıcaklık devresinde 1 elektrikli makinenin gövdesi ve yüksek voltajlı bileşenler vasıtasıyla bunu pompalar. Bileşenlerin artık ısısı soğutma maddesine iletilir.

Yakl. 35 °C'ik bir soğutma maddesi sıcaklığı itibaren soğutma maddesi, sürüş rüzgarı tarafından soğutulan ve düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi pompasına 1'e akan, düşük sıcaklık devresi radyatörüne 1 (4) akar. Yetersiz hava akımında ilave olarak elektrikli fan (M91/) tahrik aksamı kumanda cihazı tarafından kumanda edilir. Düşük sıcaklık devresi 1soğutucusu artan ısıyı doğrudan çevre ısısına verir.

Yüksek voltajlı akülerin soğutması ilave fonksiyon ön koşulu

 Elektrikli tahrik "READY"

Yüksek voltajlı akülerin soğutması

Yüksek voltajlı akülerin soğutması düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi 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), elektrikli makine kumanda cihazına ve elektrikli klima gazı kompresörüne (A9/6) ait olan bağlantı noktalarını oluşturur.

Tahrik aksamı kumanda cihazı yüksek voltajlı akülerin soğutulmasını kumanda etmek için aşağıdaki sinyalleri hibrit CAN (CAN L) üzerinden okur:

 Akü yönetim sistemi kumanda cihazı:

 Yüksek voltajlı akülerin sıcaklığı

 Akü yönetim sistemi durumu

Akü yönetim sistemi kumanda cihazı yüksek volatjlı akülerin sıcaklığını yüksek voltajlı akü sıcaklık sensörleri (B183, B183/1, B183/2) üzerinden değerlendirir ve gerektiğinde soğutma gücünü tahrik aksamı kumanda cihazı üzerinden talep eder.

Bu amaç doğrultusunda akü yönetim sistemi kumanda cihazı bir durumu hibrit CAN üzerinden 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 soğutma maddesi pompası 2 (M75/17) bunları soğutmak için, soğutma maddesini yüksek voltajlı akülerin soğutma gövdesi vasıtasıyla pompalar. Orada soğutma maddesi yüksek voltajlı akülerin artık ısılarını alır ve ısıtılır.

Soğutma maddesi fazladan ısı enerjisini düşük sıcaklık devresi radyatörü 2 (5) üzerinden çevre havasına geri verir. Hava akımının burada yeterli olmaması durumunda, ilave olarak elektrikli fan (M91/) tahrik aksamı kumanda cihazı tarafından kumanda edilir.

Düşük sıcaklık devresinin 2 ayarlanması düşük sıcaklık devresi kumanda değiştirme aküsünün (Y125/4) kumanda edilmesi üzerinden gerçekleşir.

Yüksek voltajlı akülerden, ısıtılmış olan soğutma maddesinin büyük bir kısmı düşük sıcaklık devresi kumanda değiştirme aküsüne akar. Soğutma maddesi sıcaklığına göre düşük sıcaklık devresi kumanda değiştirme aküsü soğutma maddesini düşük sıcaklık devresinin 2 radyatörü vasıtasıyla aktarır ve tekrar düşük sıcaklık devresi soğutma maddesi pompasına 2 geri iletir. 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 radyatörü 2 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 düşük sıcaklık devresi kumanda değiştirme aküsü kumanda edilir ve elektrikli soğutma kompresörü devreye alınır.

Tahrik aksamı kumanda cihazı CAN­ağ bağlantısı üzerinden klima sistemi kumanda kutusu ve kullanım ünitesinden (KLA-V&KLA-H) (S98) elektrikli soğutma kompresörünün kumanda edilmesini talep eder. Klima sistemi kumanda kutusu ve kullanım ünitesi (KLA-V&KLA-H) bunun üzerine elektrikli soğutma kompresörünü iklimlendirme-LIN (LIN B8) üzerinden kumanda eder.

Soğutma maddesi ısı değitiricisi vasıtasıyla akar ve bu şekilde ısı enerjisinin klima sisteminin klima gazı devresine iletilmesini sağlar. Isı değiştiricisi soğutma maddesini ısı değiştiricisine püskürtülen ve buharlaşan klima gazı vasıtasıyla soğutur. Soğutulan soğutma maddesi ardından 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 soğutma maddesi kompresörünün gücüne düşürülür.