Техническое описание систем охлаждения и обогрева Chevrolet Volt

Chevy Volt оснащен четырьмя полностью независимыми системами охлаждения или «контурами». Контур системы охлаждения силовой электроники предназначен для охлаждения зарядного устройства и модуля силового инвертора. Система охлаждения батареи охлаждает (или в некоторых случаях нагревает) батарею высокого напряжения 360 В. Система охлаждения двигателя и контур нагревателя предназначены для охлаждения бензинового двигателя и, при необходимости, обеспечивают обогрев салона. Система охлаждения блока электропривода предназначена для охлаждения двух блоков мотор-генератора и электроники в коробке передач трансмиссии 4ET50E и обеспечивает смазку различных шестерен, подшипников и втулок.
Все четыре системы используют свой собственный отдельный радиатор (или перегородку) для теплообмена, и они расположены между собой и установлены в традиционном месте в передней части моторного отсека. Эти радиаторы (и охлаждающие жидкости с внутренней прокладкой) в основном охлаждаются потоком воздуха в подвалах, направляемым воздушной плотиной через радиаторы. Воздушный поток усиливается парой охлаждающих вентиляторов с регулируемой скоростью (12 В), управляемых модулем управления двигателем (ECM). Во всех системах, кроме системы охлаждения электропривода, в качестве теплоносителя используется точная смесь «предварительно смешанной» охлаждающей жидкости Dexcool®. Система охлаждения и смазки электропривода использует Dexron VI®.
* Предупреждение * В связи с потенциальными проблемами с безопасностью высокого напряжения, системы охлаждения, обогревателя, силовой электроники и систем охлаждения аккумуляторной батареи Chevy Volt должны обслуживаться только квалифицированным специалистом Volt, прошедшим обучение на заводе.
* Предупреждение * Пар и обжигающие жидкости из горячей системы охлаждения могут взорвать и сильно обжечь. Они находятся под давлением, и если повернуть крышку давления в расширительном бачке - даже немного, - они могут выйти на большой скорости. Никогда не поворачивайте крышку, когда система охлаждения, включая крышку давления расширительного бачка, горячая. Подождите, пока система охлаждения и крышка расширительного бачка остынут, если вам когда-нибудь придется повернуть крышку давления.
* Предупреждение * Вы можете обжечься, если пролили охлаждающую жидкость на горячие детали двигателя. Охлаждающая жидкость содержит этиленгликоль и будет гореть, если детали двигателя достаточно горячие. Не проливайте охлаждающую жидкость на горячий двигатель.
* Предупреждение * Электрические охлаждающие вентиляторы под капотом могут запускаться, даже если двигатель не работает, и могут привести к травме. Держите руки, одежду и инструменты подальше от электрического вентилятора.
WOT говорит: «При доливке или замене охлаждающей жидкости всегда используйте предварительно смешанную охлаждающую жидкость Dexcool® и НИКОГДА не добавляйте обычную зеленую антифриз или водопроводную воду в ЛЮБУЮ из систем охлаждения Volt. Этот премикс-охлаждающая жидкость представляет собой смесь 50:50 GM Dexcool® (или другой охлаждающей жидкости, соответствующей GM6277M) и фильтрованной деионизированной воды с низким содержанием силикатов. Использование деионизированной воды в гибридах, EREV и EV является необходимостью для обеспечения высоковольтной изоляции и предотвращения внутренней коррозии компонентов системы охлаждения ».


image1.jpg


Контур охлаждающей жидкости силовой электроники

Контур охлаждающей жидкости силовой электроники предназначена для обеспечения того, чтобы основная электроника под капотом не перегревалась во время использования. Модуль силового инвертора (PIM) использует мощные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), чтобы преобразовывать постоянный ток от высоковольтной батареи в сигналы привода двигателя 3-фазного переменного тока для блоков двигателя-генератора. Эти же устройства также преобразуют переменный ток в постоянный для зарядки при регенеративном торможении. Нормальная работа IGBT создает значительное количество тепла.
Подключаемое зарядное устройство также выпрямляет бытовой переменный ток (переменный ток) 120-240 В от сети в постоянный ток (постоянный ток), необходимый для полной зарядки батареи высокого напряжения.

fig2.jpg


Очень важно, чтобы тепло, выделяемое этими устройствами при работе от Вольт или при подключении зарядного устройства, рассеивалось во избежание повреждения компонентов. Chevrolet Volt использует 12-вольтовый электрический насос с высокой производительностью для создания и управления потоком охлаждающей жидкости, который проходит (по порядку); вставляемое зарядное устройство в сборе, радиатор, модуль силового инвертора (PIM) и затем обратно к насосу. Радиатор системы охлаждения силовой электроники представляет собой верхнюю половину секции двойного радиатора, которая является общей с системой охлаждения высоковольтной батареи.
Система охлаждения силовой электроники также использует устройство разделения воздуха, чтобы предотвратить влияние пузырьков воздуха на эффективность охлаждения, и использует расширительный бак, который действует как резервуар охлаждающей жидкости и облегчает обычное добавление охлаждающей жидкости через крышку давления. (См. * Предупреждения *)
Модуль управления гибридной трансмиссией 2 управляет насосом охлаждающей жидкости, а также скоростью вращения вентилятора радиатора на основе датчиков температуры, установленных в радиаторе. Для работы вентиляторов HPCM2 передает команду FAN SPEED COMMAND на модуль управления двигателем (ECM) через сеть GMLAN (DWCAN). Электронный насос охлаждающей жидкости будет активирован всякий раз, когда напряжение включено, и во время зарядки от 120 до 240 В переменного тока.


Высоковольтная аккумуляторная система охлаждения / обогрева

Т-образная литий-ионная батарея Volt (~ 360 В) установлена под автомобилем и проходит по центральному туннелю и под задними сиденьями. Пара фитингов с быстрым соединением создает входы / выходы охлаждающей жидкости к корпусу высоковольтной батареи. Внутри корпуса батареи имеются тепловые каналы, которые позволяют охлаждающей жидкости протекать между литий-ионными элементами батареи. Эти проходы позволяют ячейкам охлаждаться или нагреваться в зависимости от эксплуатационных требований. Вход охлаждающей жидкости в корпус батареи включает фильтр для мусора и регулируемый высоковольтный нагревательный элемент, который работает непосредственно от литий-ионной батареи 360 В и способен точно нагревать охлаждающую жидкость, когда элементы батареи слишком холодные.Как упоминалось ранее, система охлаждения аккумулятора совместно использует радиатор в сборе (и два 12-вольтных вентилятора охлаждения с переменной скоростью) с системой охлаждения силовой электроники. Нижняя часть этого двойного радиатора используется для охлаждения аккумуляторной системы. Система охлаждения аккумулятора имеет собственный 12-вольтовый насос охлаждающей жидкости, теплообменник от хладагента к охлаждающей жидкости (также известный как чиллер) и 3-ходовой клапан управления потоком охлаждающей жидкости для подачи охлаждающей жидкости через радиатор, чиллер или байпас. Также имеется сепаратор AIR и расширительный бак, который интегрирован с электронным резервуаром / баком (один корпус, но с 2 отдельными баками).


BatteryCooling_2.jpg


Модуль управления гибридной трансмиссией 2 и другие сетевые модули контролируют условия окружающей среды, температуры охлаждающей жидкости на входе / выходе батареи, различные датчики температуры литий-ионных элементов, а также температуры и давления хладагента для определения требований к нагреву или охлаждению батареи.
Затем HPCM2 выборочно включает или выключает насос охлаждающей жидкости, устанавливает клапан
управления потоком охлаждающей жидкости и, в зависимости от того, требуется ли
охлаждение или нагрев, запрашивает либо электрический компрессор кондиционера
для работы (охлаждение), либо включает высокое напряжение нагреватель батареи
(обогрев). Система охлаждения / обогрева аккумулятора может быть активирована,
когда автомобиль включен и, при необходимости, во время зарядки.
Как показано на схеме, когда требуется ОБОГРЕВ батареи, трехходовой регулирующий клапан потока охлаждающей жидкости будет находиться в положении «А» и позволяет быстро нагревать
литий-ионные элементы, чтобы они могли быстро достичь желаемой рабочей
температуры в холодную погоду.
Положение «B» будет задано,когда элементы литий-ионного аккумулятора слишком горячие. При работе с
электрическим компрессором кондиционирования воздуха хладагент R-134A будет
дросселироваться клапаном (-ами) термического расширения, что позволит
переохлаждать охлаждающую жидкость батареи при ее прохождении через чиллер.
В более стабильных условиях эксплуатации клапану управления потоком обычно предписывается положение «С», обеспечивающее циркуляцию потока охлаждающей жидкости от батареи к радиатору
охлаждения батареи и обратно к насосу. Этот маршрут обеспечивает температурную
стабильность, контролируя температуру в ячейке посредством управления насосом.

Система охлаждения двигателя и контур подогревателя

В системе охлаждения двигателя (и контуре отопителя) используются радиатор двигателя, два
вентилятора радиатора с переменной скоростью 12 В, электрический насос
отопителя охлаждающей жидкости (12 В), перепускной клапан потока охлаждающей
жидкости, нагреватель охлаждающей жидкости высокого напряжения (360 В) и
обогреватель, установленный в кабине. ядро.
Перепускной клапан охлаждающей жидкости двигателя управляется модулем управления гибридной
трансмиссией (HPCM2), чтобы помочь регулировать комфорт в салоне, основываясь
на наличии тепла двигателя от двигателя-удлинителя диапазона 1,4 л. Перепускной
клапан охлаждающей жидкости разделяет контуры охлаждающей жидкости двигателя и
обогревателя кабины, чтобы предотвратить рассеивание тепла, создаваемого
нагревателем охлаждающей жидкости высокого напряжения для салона, в контур
охлаждающей жидкости двигателя.
Перепускной клапан потока охлаждающей жидкости имеет два положения. Когда двигатель выключен (как во
время работы только с электрическим приводом EV), клапан должен находиться в
режиме байпаса двигателя (обозначен позицией «A» на прилагаемой схеме). Это
позволяет электронасосу циркулировать охлаждающую жидкость через нагреватель
360 В, а затем через сердечник нагревателя в коротком, эффективном контуре. Для
максимальной электрической эффективности обратная связь от датчиков температуры
в салоне и контура охлаждающей жидкости нагревателя используется для
определения необходимого количества электрического тока, подаваемого на
нагревательный элемент высокого напряжения (360 В), который является
неотъемлемой частью модуля управления нагревателем охлаждающей жидкости (CHCM).

После запуска двигателя (например,в режиме расширенного диапазона Hold) дополнительное тепло двигателя вскоре станет доступным, чтобы помочь обогревателю кабины с подогревом в салоне. В этот
момент клапан управления потоком получает команду на «связанное» положение
(показано на позиции «B» на прилагаемой схеме), и затем соединяются две петли
охлаждающей жидкости. Это параллельное соединение позволяет разделять
охлаждающую жидкость между двигателем и сердечником нагревателя, и впоследствии
уровень мощности нагревательного элемента 360 В (CHCM) будет уменьшаться и /
или включаться / выключаться по мере включения / выключения двигателя в течение
расширенного диапазона (поддержание заряда). ) эксплуатация для обеспечения
комфорта салона с использованием наиболее эффективного источника тепла.
Всякий раз, когда ДВС-расширитель диапазона 1,4 л включен, подача охлаждающей жидкости через
двигатель осуществляется с помощью обычного водяного насоса с ременным
приводом. Насос с ременным приводом был выбран для обеспечения положительного
охлаждающего потока при включенном ДВС, который автоматически изменяется
пропорционально частоте вращения двигателя. Термостат регулирует обычную
рабочую температуру двигателя обычным способом, но может нагреваться
электрически для ускорения открытия и регулирования потока. Таким образом,
термостат создает соответствующее ограничение потока для контура охлаждения
двигателя, что способствует положительному потоку охлаждающей жидкости и
помогает ограничить кавитацию воздуха. Когда двигатель запускается в первый
раз, а термостат остается закрытым, обводная линия горячей воды обеспечивает
поток нагретой охлаждающей жидкости к электронасосу и сердечнику нагревателя.
Как только термостат откроется, поток будет проходить через радиатор, что
обеспечит максимальное охлаждение, но при этом позволит течь через контур
сердечника нагревателя для обогрева салона.
См. Упрощенную схему ниже в качестве справочного материала для системы охлаждения двигателя и контура
нагревателя.

fig4.jpg



Система охлаждения и смазки электропривода

Система охлаждения и смазки электропривода предназначена для поддержания внутренней температуры коробки передач 4ET50, используемой в вольт. Этот уникальный электроприводный блок
содержит пару мотор-генераторных блоков, которые используются для приведения в
движение Вольт с помощью электрической энергии, а также для выработки
электроэнергии для поддержания состояния заряда высоковольтной батареи. Из-за
высокого уровня мощности этих двигателей-генераторов (MGU-A составляет 58 кВт,
а MGU-B имеет пиковую мощность 116 кВт), во время работы выделяется
значительное количество тепла.
В приводном блоке 4ET50 используется система жидкости для автоматической трансмиссии под давлением
(Dexron VI®), которая используется для:
- создания давление жидкости, чтобы применить 3 многодисковых сцепления и входное демпферное сцепление
- смазывать все шестерни, подшипники и втулки
- охлаждать мотор-генераторные агрегаты (MGA и MGB) и другие компоненты.
Необходимое давление в основном создается трехфазным электродвигателем переменного тока / насосным агрегатом внутри коробки передач. Существует также более обычный шестеренный насос с
механическим приводом, который обеспечивает постоянное давление и расход
трансмиссионной жидкости при работающем двигателе внутреннего сгорания.
Внешний патрубок выпускного охладителя трансмиссии направляет жидкость под давлением в трубопровод высокого давления и в теплообменник трансмиссионной жидкости (радиатор / охладитель),
установленный между радиатором охлаждения двигателя и конденсатором
кондиционера. Трансмиссионная жидкость циркулирует через трубки-охладители,
поскольку поток воздуха через радиатор отводит тепло от жидкости. Выходной
патрубок от трансмиссионного охладителя / радиатора затем направляет
охлажденную жидкость Dexron обратно в коробку передач через возвратный
трубопровод. На входном / выходном патрубке кулера имеется устройство для
перепуска жидкости в охладителе трансмиссии, чтобы в случае ограниченного
охладителя (из-за мусора или очень низких температур) перепускной клапан
открывал и перенаправлял жидкость обратно в обратный фитинг коробки передач.

fig5.jpg


Системы терморегулирования, используемые Chevrolet Volt, являются важным аспектом его эффективного использования различных тепловых энергий.

Балансировка и использование многочисленных источников тепла и возможностей рассеивания для полезной цели, чтобы минимизировать потери тепловой энергии, является сложной задачей, которой Вольт управляет превосходно. В будущих версиях силовой трансмиссии Voltec наверняка будут использованы еще больше потенциальных тепловых ресурсов и максимально эффективно используется многократное использование энергии для максимальной эффективности.

Эта статья была написана на основе интерпретации автора технических данных, предоставленных General Motors через Глобальную систему служебной информации (GSI), и Raytheon выпустил учебные материалы Volt. Автор не несет ответственности за ошибку, неправильное толкование или упущение данных.
  • Like
Реакции: Aligator75 и Evhen