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如何在電動車中“拋棄”PTC?特斯拉做得最好。

前兩天有時間仔細檢查模型?y資料,目前100米線束肯定是不行的,但是在熱泵和PTC的使用上還是很有特點的。目前特斯拉在熱管理系統上,驅動系統和充電系統也有類似的協調。通過調度整車的客艙加熱/冷卻需求、電池的加熱/冷卻需求和驅動系統的冷卻需求,充分利用空調壓縮機和電機/逆變器的特性,達到淘汰水熱PTC和高壓電熱PTC的效果。

第壹部分?熱泵系統的局限性

目前所有新能源汽車的空調系統主要有制冷功能和制熱功能,制冷基本采用電壓縮制冷。供暖方案主要包括?PTC(液體/空氣)和熱泵系統。熱泵是將熱能從低位熱源轉移到高位熱源,通過交換蒸發器和冷凝器的功能來改變傳熱方向的裝置。熱泵系統的類型主要有直接熱泵空調系統、間接熱泵空調系統和送風增焓的直接熱泵空調系統。低溫的局限性壹是室外換熱器結霜,二是COP制熱能效比與環境溫度(制冷/制熱循環中產生的制冷/制熱量與制冷/制熱量消耗的功率之比)強相關。行業內的方向是制冷劑和輔助措施的變化,如下圖所示。

圖1?現有電動汽車空調系統中熱泵與+PTC的結合

第二部分?特斯拉的方法

特斯拉在設計中取消了高壓PTC(Model 3上取消了水熱PTC),而在Model?y配備了集成在空調系統鼓風機中的低壓PTC。車輛熱泵系統包括壓縮機、機艙冷凝器、機艙蒸發器、機艙鼓風機和冷卻器,集成了電池系統、電力電子PCS+驅動系統和整車的系統回路。

整個物理結構如下圖所示:

圖二?特斯拉模型?y的實踐

如下圖,特斯拉放12V?PTC也是熱泵系統的壹個補充拼圖,從產熱的成本和功率來看,完全是壹片綠葉。

圖三?模特?y氏熱泵系統

在這個系統中,我很驚訝特斯拉設定的工作模式,是根據外部參數設定的,整個系統很復雜。如下圖所示,特斯拉劃分了12種工作模式:

表1?車輛熱管理系統的工作模式

但是,內核是根據環境溫度和電池溫度來劃分的,如下圖所示:

●?COP=1:熱泵系統不工作,主要是在環境溫度很低(-20℃)的時候。這裏采用了壹種特殊的方式。按照之前的處理方法,驅動系統堵塞,改變壓縮機的控制算法,用壹個電機做加熱器。(那個?控制?電子?梅?控制?那個?壓縮機?去哪?操作?在?答?有損?mode?在?哪個?那個?壓縮機?生成?熱量)

●?COP=1~2:當溫度範圍從-10℃到10℃時,將啟動混合模式,當熱量從12V?PTC,然後是部分自熱泵。

●?COP & gt& gt1:這是熱泵的高效區,此時熱泵系統是最主要的供熱方式。

圖4?熱泵COP的劃分有不同的模式。

其實這些12模式都是車輛自己操作的。主要輸入參數包括車主需要行駛的目的地和路線、環境(溫度)、天氣(濕度)、車輛內部參數(包括電池SOC、Soh和熱管理的運行參數)等。這是壹個非常微妙的過程,在實驗驗證環境中可能會有不同的工作模式和需求定義和劃分。其實可能不止這些,也可能簡化到壹定程度。這種做法只能在計算能力高的上位控制器中進行,然後壹條壹條的下發命令。

圖5?熱泵1的工作模式

圖6?熱泵2的工作模式

而之前的電機余熱加熱模式,其實是存在於上述特定模式中的,也就是壓縮機的使用也被遷移,進入了高損耗模式。我覺得特斯拉對零部件使用方式的滲透,真的是把零部件廠商逼到墻角了。妳只需要懂硬件設計制造?怎麽都行。不用擔心怎麽用。我會做的。遵循基本保修和壽命條款,後續處理會根據軟件的實踐進行調整。

圖7?在幾種模式下,壓縮機變成了加熱器。

總結:

我覺得從幾個方面來說,特斯拉改變了軟件和硬件的關系,改變了車企和供應商的關系,改變了車企內部不同系統設計的協作理念,而這種新的組織方式是傳統車企短期內很難跟上的。

作者簡介:朱玉龍,電動汽車三電系統與汽車電子高級工程師,《汽車電子硬件設計》作者。

圖|朱玉龍?網絡及相關截圖

本文來自車家作者汽車之家,不代表汽車之家立場。

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