Detaillierte Erläuterung des Wärmemanagementsystems des Xpeng P7

Übersicht über das Wärmemanagementsystem

Was sind die detaillierten Funktionen des Thermomanagementsystems (TMS)? Vereinfacht gesagt geht es vor allem um Kühlen und Heizen. Zu den Hauptfunktionen des Wärmemanagementsystems des XPeng P7 gehören hauptsächlich:
1) Das thermische Komfortsystem der Klimaanlage umfasst hauptsächlich Heizung, Kühlung, Entfeuchtung, Frontbeschlagentfernung, Innentemperatur und intelligente Anpassung der Luftzirkulation usw.
2) Das Batterieheiz- und -kühlsystem verwendet ein Vierwege-Umschaltventil und zwei Dreiwege-Proportionalventile, um die Reihen- und Parallelschaltung der Batterie- und Motorkreisläufe zu realisieren und so die Abwärmerückgewinnung und die Wärmeableitung bei mittlerer Temperatur zu realisieren Batterie.
◆ Bei hohen Temperaturen wird auf den Batteriewärmetauscher zurückgegriffen und das Kältemittel zur Zwangskühlung der Batterie verwendet.
◆ Bei mittlerer Temperatur dient das Vierwege-Umschaltventil dazu, den Batteriekreis und den Elektroantriebskreis in Reihe zu schalten. Der vordere Niedertemperaturkühler leitet die Wärme abSparen Sie den Stromverbrauch des elektrischen Kompressors.
◆ Bei niedrigen Temperaturen dient das Dreiwege-Proportionalventil dazu, den Niedertemperaturkühler kurzzuschließen. Die Batterie- und Motorkreise sind in Reihe geschaltet und die Abwärme des Motors wird zurückgewonnen, um die Batterie warm zu halten.
◆ Bei extrem niedrigen Temperaturen wird das Dreiwege-Proportionalventil verwendet, um den Batteriekreislauf über einen Wasserwärmetauscher zu erwärmen und so die Batterie schnell aufzuwärmen.
3) Das Kühlsystem des Elektroantriebs basiert auf einer elektrischen Wasserpumpe, um die Wärme abzuleitenMotorsteuerung und Elektromotordurch einen Niedertemperaturkühler.
4) Zur Wärmeableitung der XPU und des Großbildschirm-Hosts wird die Motorwasserpumpe basierend auf der Temperatur und der Temperaturanstiegsrate eingeschaltet und ein Teil des Durchflusses vom Motorkreislauf zur Wasserkühlplatte der XPU umgeleitet Großbildschirm-Host zur Kühlung, und die Wärme wird über einen Kühler oder Bypass abgeführt.
5) Das Wassernachfüll- und Abgassystem, der Expansionskessel, ist an die Batterie, den Motor und den Heizkreis angeschlossen, um jeweils Wasser für die drei Kreisläufe aufzufüllen. Der Batterie- und Elektroantriebskreis nutzt einen gemeinsamen Wasserabscheider für die Abgase, und der Heizkreis nutzt einen Wasserabscheider für die Abgase.
6) Im Luftqualitätsmanagementsystem überwacht der PM2,5-Sensor ständig die Luftqualität und zeigt sie auf dem großen zentralen Steuerungsbildschirm an. Anschließend schaltet er die Klimaanlage intelligent ein, um die Luft zu filtern. Darüber hinaus führt der Plasmagenerator Sterilisation, Staubentfernung und Luftreinigung durch; Der AQS-Sensor übernimmt den Abgasschutz.
Die Wasserkanäle des TMS sind verbunden. Durch die Drei- und Vierwege-Wasserventile werden Reihen- und Parallelbetriebe realisiert. Das Blockschaltbild des gesamten Wärmemanagementsystems ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Kontrollstrategien für Komponenten des Wärmemanagementsystems

Abbildung 1 zeigt die im TMS enthaltenen Komponenten. Wie sieht die Steuerungsstrategie für diese einzelnen Komponenten aus?
1) Motorkreislauf-Wasserpumpe, 60 W, PWM-Steuerung
Die Wasserpumpe wird in folgenden Fällen eingeschaltet:
◆zu dem Zeitpunkt, an dem das elektrische Antriebssystem Anforderungen an die Wärmeableitung stellt;
◆während der Wärmerückgewinnung;
◆zu dem Zeitpunkt, an dem die Batterie eine LTR-Kühlanforderung hat;
◆Wenn die XPU oder der große Bildschirm eingeschaltet wird, wird auch die Wasserpumpe eingeschaltet.

2) Wasserpumpe mit Batteriekreislauf, 60 W, PWM-Steuerung
Seine Betriebsstrategie ist wie folgt:
Die Wasserpumpe schaltet sich ein, wenn von der Batterie eine Heiz- oder Kühlanforderung vorliegt.
Wenn innerhalb der Batterie ein großer Temperaturunterschied besteht und ein thermischer Ausgleich erforderlich ist, wird die Wasserpumpe eingeschaltet.

3) Wasserpumpe des Heizkreises, 20 W, 100 Hz, PWM-Festfrequenzsteuerung
Die Wasserpumpe wird in folgenden Fällen eingeschaltet:
◆ zum Zeitpunkt einer Heizanforderung der Klimaanlage;
◆ wenn eine Batterieerwärmung angefordert wird;
◆ wenn gleichzeitig Heizanforderungen für die Klimaanlage und Heizanforderungen für die Batterie vorliegen;
◆ wenn die linke und rechte Doppeltemperaturzone eingeschaltet sind;
◆ Wenn im Entfeuchtungsmodus der PTC eingeschaltet werden muss, wird die Wasserpumpe eingeschaltet.

4) PTC, positiver Temperaturkoeffizient
PTC ist die Abkürzung für Positive Temperature Coefficient, was Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten oder kurz PTC-Thermistor bedeutet. Sein Widerstandswert erhöht sich stufenweise mit steigender Temperatur.
Das Besondere an dieser Methode ist, dass die Leistung weniger von der Wassertemperatur abhängt. Der Betriebsspannungsbereich beträgt 350 V bis 450 V unter Verwendung der LIN-Netzwerkkommunikation. Der Klimaregler muss lediglich ein Leistungsanforderungssignal an die Heizung senden, und die Heizung arbeitet entsprechend der angegebenen Leistungsanforderung. Die maximale Wassertemperatur, die durch PTC erhitzt wird, beträgt 65℃.
PTC-Steuerlogik: Wenn die Klimaanlage oder der Akku eine Heizanforderung sendet, wird der PTC eingeschaltet und die Heizleistung des Heizgeräts wird basierend auf der Außenumgebung und dem Heizbedarf der Innenklimaanlage bestimmt.

Spezifische Steuerungsstrategien für Wärmemanagementfunktionen

Im ersten Teil wurde die Funktionsbeschreibung des gesamten TMS von XPeng P7 aufgeführt. Als nächstes analysieren wir sorgfältig, wie diese Funktionen durch verschiedene Komponenten koordiniert werden.

1) Das Steuerprinzip des Motorkühlsystems

Die Motorkühlung wird von der VCU gesteuert. Die VCU ermittelt die Temperatur einer bestimmten Komponente im Motorkreis. Wenn die Temperatur zu hoch ist, startet die Motorkühlung, wobei die Drehzahl der Wasserpumpe und des elektronischen Lüfters im Motorkreis angepasst werden und die HVAC-Anlage die Position des Dreiwege-Proportionalwasserventils 1 zum Kühler anpasst.
Sein Öffnungstemperaturwert: Wenn die Motortemperatur höher als 75 °C, die IPU höher als 45 °C, der DCDC höher als 60 °C und die OBC höher als 50 °C ist, wird das Motorkühlsystem geöffnet.
Der gesamte Kühlkreislauf besteht aus: Wasserpumpe des Motorkreislaufs → Motorsystem → Dreiwege-Proportionalwasserventil 1 → Kühler/Bypass → Vierwege-Umkehrwasserventil → Wasserpumpe des Motorkreislaufs.

2) Prinzip der Batteriekühlungssteuerung

◆ Batteriekühlmodus 1 – im Ladeszenario
In diesem Modus ermittelt das BMS den Kühlbedarf der Batterie, die VCU ermittelt, ob die Bedingungen für die Batteriekühlung erfüllt sind, und die HVAC kombiniert zur Bestimmung die Umgebungstemperatur, die Wassertemperatur des Batteriekreislaufs und die Wassertemperatur des Motorkreislaufsder Einsatz einer elektrischen Kompressorkühlung, wodurch das Wasserventil und der Kompressor angetrieben werden und Anfragen zu Wasserpumpen und Ventilatoren gesendet werden.
Der Kühlkreislauf ist: Kompressor → Kondensator → elektronisches Expansionsventil (EEV) → Batteriewärmetauscher → Kompressor.

◆ Batteriekühlmodus 2 – im Fahrszenario
In diesem Modus ermittelt die VCU, ob die Bedingungen für die Batteriekühlung erfüllt sind. HVAC kombiniert Informationen wie Umgebungstemperatur, Wassertemperatur des Batteriekreislaufs, Wassertemperatur des Motorkreislaufs usw., um zu bestimmen, ob eine Kompressorkühlung verwendet werden soll, und steuert dann das Wasserventil anelektrischer Klimakompressorund stellt Anfragen für Wasserpumpen und Ventilatoren.
Der Kühlkreislauf ist: Batteriekreislauf Wasserpumpe → Leistungsbatterie → Wasser-Wasser-Wärmetauscher → Batteriewärmetauscher.

3) Prinzip der Batterieheizungssteuerung im Lademodus

Das BMS bestimmt anhand des Batteriestatus, ob Heizbedarf besteht. Die VCU sendet den Status des Hochvoltsystems basierend auf dem Fahrzeugstatus. Die HVAC berechnet die erforderliche Wassertemperatur der Batterie und schaltet den PTC und die Wasserpumpe zum Heizen ein .
Der Kühlkreislauf besteht aus zwei Teilen, von denen eine ist: Wasserpumpe des Batteriekreislaufs → Wasser-Wasser-Wärmetauscher → Batteriewärmetauscher → Leistungsbatteriepaket → Vierwege-Umkehrwasserventil → Wasserpumpe des Batteriekreislaufs. Die zweite ist die Wasserpumpe des Heizkreises → Warmwasserbereitungs-PTC → Dreiwegeventil 2 → Wasser-Wasser-Wärmetauscher → Wasserpumpe des Heizkreises.

4) Das Steuerprinzip des thermischen Gleichgewichts der Batterie

Wenn ein Thermoschock auftritt, muss eine Batteriewasserpumpe geöffnet werden, um die Batteriewärme auszugleichen. Zu den Bedingungen, die einen Thermoschock verursachen, gehören hauptsächlich die folgenden zwei Arten:
◆ Der Unterschied zwischen der maximalen Temperatur und der minimalen Temperatur der Batteriezelle ist zu groß
◆ Der Unterschied zwischen der Wassertemperatur des Batteriekreislaufs und der höchsten/niedrigsten Temperatur der Batterie ist zu groß
Der Kühlkreislauf ist: Batteriekreislauf-Wasserpumpe → Leistungsbatteriepaket → Wasser-Wasser-Wärmetauscher → Batteriewärmetauscher → Batteriekreislauf-Wasserpumpe.

5) Das Steuerprinzip der Batterie-LTR-Kühlung und des Motorabwärmerückgewinnungssystems

Dies umfasst drei Teile, nämlich Batterie-LTR-Kühlung, Batterie-Vorkühlung und Motorabwärmerückgewinnung.
◆ Die Batterie-LTR-Kühlung: Bei einer Umgebungstemperatur unter 25 °C und hoher Batterietemperatur wechseln Sie die Position des Vierwege-Umkehrwasserventils, schalten den Batteriekreis und den Motorkreis in Reihe und verwenden den Kühler, um die Batteriewärme abzuleiten, um mehr Energie zu sparen .
◆ Batterievorkühlung: Wenn die Batterietemperatur kurz davor steht, die Kühlbedarfstemperatur zu erreichen, verwenden Sie den Kühler, um die Batterie im Voraus zu kühlen.
◆ Rückgewinnung der Motorabwärme: Es kann verwendet werden, um die vom Motor erzeugte Wärme zurückzugewinnen, die normalerweise beim Betrieb des Fahrzeugs verschwendet wird. Wenn die Wassertemperatur des Motorkreislaufs um einen bestimmten Wert höher ist als die Wassertemperatur des Batteriekreislaufs, wird sie zum Erwärmen der Batterie verwendet, sodass die Batterie eine geeignete Betriebstemperatur hat, um den Zweck der Energieeinsparung zu erreichen.
Der Kühlkreislauf ist ein Vierwege-Umkehrwasserventil → Motorkreislauf-Wasserpumpe → Motorsystem → Dreiwege-Proportionalwasserventil 1 → Kühler/Bypass → Vierwege-Umkehrwasserventil → Batteriekreislauf-Wasserpumpe → Wasser-Wasser-Wärme Wärmetauscher → Batterie-Wärmetauscher → Leistungsbatterie → Vierwege-Umkehrwasserventil.