拆解比亞迪海豹（9）熱管理系統有8種模式
2023/08/29
本文對中國比亞迪的純電動汽車（EV）「海豹（SEAL）」的熱管理系統進行分析。介紹熱管理的核心零部件「Nonavalve」的運作情況。
Nonavalve是一個由9個電磁閥組成的熱泵系統的冷媒配管零部件（圖1）。借助電磁閥開關的組合，可以在空調製熱和製冷、電池加熱和冷卻、或者同時讓空調與電池加熱/冷卻全部8種模式之間切換。簡直就是海豹的「熱量司令部」。
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圖1 從引擎罩下的馬達艙拆下的Nonavalve |
Nonavalve的全部8個模式如此運作
關於Nonavalve的9個電磁閥的詳細作用，請參考之前的《拆解比亞迪海豹（7）》。下面將就海豹的熱管理系統的全部8種模式，具體介紹各模式啟動的條件和Nonavalve的運作情況。
（1）空調製熱
在空調製熱模式下，用於冷凝器、電池加熱和電池冷卻的切換閥、以及製冷用膨脹閥關閉（開度為零）（圖2）。壓縮機産生的高溫、高壓冷媒被輸送到車內的冷凝器中，使車內的空氣變暖。但是，如車內溫度仍未達到設定的溫度，將同時啟動PTC加熱器。
然後，通過製熱用膨脹閥減壓、降溫的冷媒，通過板式換熱器冷卻水回路中的水（冷卻劑）。此時，水通過逆變器和馬達的排熱加熱，然後把熱量轉移到冷媒中，作為製熱的熱源實現再利用。
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圖2 空調製熱模式的系統概要 |
（2）空調製冷
在空調製冷模式下，用於板式換熱器、電池加熱、電池冷卻、空調製熱的切換閥關閉（圖3）。此外，為了使製熱用膨脹閥不起作用，開度變為全開。
壓縮機産生的高溫、高壓冷媒在前格柵內側的車外冷凝器中冷卻。然後，通過製冷用膨脹閥減壓、降溫的冷媒經過蒸發器來冷卻車內空氣。
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圖3 空調製冷模式的系統概要 |
（3）電池加熱
鋰電池通常會隨著溫度的降低而出現內部電阻增加，結果放電容量將縮小。在純電動汽車上，這直接關係到續航距離，因此在低溫環境下需要對電池進行加熱，以發揮原有的性能。根據海豹的服務手冊，當電池溫度低於6℃時，將進入電池加熱模式。當溫度升至10℃以上時，電池加熱會停止。
在電池加熱模式下，通過打開用於電池加熱的切換閥，使高溫、高壓冷媒流向電池，為電池加熱（圖4）。用於空調製冷、冷凝器、電池冷卻的切換閥和製冷用膨脹閥關閉。
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| 圖4 電池加熱模式的系統概要 （來源:日經XTECH） |
（4）電池冷卻
電池冷卻模式是為了防止高溫導致電池劣化而準備的。當電池的溫度超過38℃時啟動，冷卻到33℃以下時關閉。用於電池加熱、板式換熱器、製熱的切換閥和製冷用膨脹閥關閉。與空調製冷模式相同，製熱用膨脹閥的開度為全開（圖5）。
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圖5 電池冷卻模式的系統概要 |
（5）空調製熱+電池加熱
作為同時啟動空調製熱和電池加熱的場景，冬季行駛開始之前應該是最多的。用於冷凝器和電池冷卻的切換閥和製冷用膨脹閥關閉（圖6）。壓縮機産生的高溫、高壓冷媒經過連接車內冷凝器和電池的並聯回路。在板式換熱器之前匯合，回收逆變器和馬達的排熱後，再返回壓縮機。
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| 圖6空調製熱+電池加熱模式的系統概要 （來源:日經XTECH） |
（6）空調製熱+電池冷卻
同時啟動空調製熱和電池冷卻的場景，可以想到冬季持續行駛時和快速充電時。要關閉用於電池加熱、冷凝器和空調製熱的切換閥，以及製冷用膨脹閥（圖7）。把電池的排熱用於空調製熱。
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| 圖7 空調製熱+電池冷卻模式的系統概要 （來源:日經XTECH） |
（7）空調製冷+電池加熱
用於電池冷卻、空調製冷、冷凝器、空調製熱的切換閥關閉（圖8）。雖然這種模式在系統上是可行的，但實際上幾乎沒有機會使用。這是因為如前所述，進入電池加熱模式的條件是電池溫度低於6℃。在這樣的環境中無需使用空調製冷。
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| 圖8 空調製冷+電池加熱模式的系統概要 （來源:日經XTECH） |
（8）空調製冷+電池冷卻
同時啟動空調製冷和電池冷卻，主要集中在車外氣溫較高的夏季。用於電池加熱、板式換熱器以及空調製熱的切換閥關閉（圖9）。經過車外冷凝器的冷媒流向蒸發器和電池，分別冷卻車內的空氣和電池。
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| 圖9 空調製冷+電池冷卻模式的系統概要 （來源:日經XTECH） |
石橋拓馬 日經XTECH/日經製造
資料來源：日經XTECH
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02462/061200010/?P=2
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