Explicación detallada del sistema de gestión térmica de Xpeng P7

Descripción general del sistema de gestión térmica

¿Cuáles son las funciones detalladas del sistema de gestión térmica (TMS)? En pocas palabras, se trata principalmente de refrigeración y calefacción. Las funciones principales del sistema de gestión térmica en XPeng P7 incluyen principalmente:
1) El sistema de confort térmico del aire acondicionado, incluye principalmente calefacción, refrigeración, deshumidificación, desempañado frontal, temperatura interior y ajuste inteligente de la circulación del aire, etc.
2) El sistema de calefacción y refrigeración de la batería utiliza una válvula de inversión de cuatro vías y dos válvulas proporcionales de tres vías para realizar la conexión en serie y en paralelo de los circuitos de la batería y el motor, logrando así la recuperación del calor residual y la disipación de calor a temperatura media del batería.
◆ A altas temperaturas, se confía en el intercambiador de calor de la batería y se utiliza el refrigerante para enfriar la batería a la fuerza.
◆ A temperatura media, la válvula inversora de cuatro vías se utiliza para conectar en serie el circuito de la batería y el circuito de accionamiento eléctrico. El radiador de baja temperatura delantero disipa el calor, que puedeAhorre el consumo de energía del compresor eléctrico..
◆ A bajas temperaturas, se confía en la válvula proporcional de tres vías para cortocircuitar el radiador de baja temperatura. Los circuitos de la batería y del motor están conectados en serie y el calor residual del motor se recupera para mantener caliente la batería.
◆ A temperaturas ultrabajas, la válvula proporcional de tres vías se utiliza para calentar el circuito de la batería a través de un intercambiador de calor de agua, para calentar rápidamente la batería.
3) El sistema de enfriamiento de accionamiento eléctrico se basa en una bomba de agua eléctrica para disipar el calor aEl controlador del motor y el motor eléctrico.a través de un radiador de baja temperatura.
4) Para la disipación de calor de XPU y el host de pantalla grande, la bomba de agua del motor se enciende según la temperatura y la tasa de aumento de temperatura, y una parte del flujo se desvía del circuito del motor a la placa de refrigeración por agua de XPU y Host de pantalla grande para enfriar y el calor se disipa a través de un radiador o bypass.
5) El sistema de reabastecimiento y escape de agua, la caldera de expansión está conectada a la batería, el motor y el circuito de calefacción para reponer agua para los tres circuitos respectivamente. La batería y el circuito de accionamiento eléctrico comparten un separador de agua para los gases de escape, y el circuito de calefacción utiliza un separador de agua para los gases de escape.
6) En el sistema de gestión de la calidad del aire, el sensor PM2.5 monitorea constantemente la calidad del aire y la muestra en la gran pantalla de control central, y luego enciende inteligentemente el aire acondicionado para filtrar el aire; además, el generador de plasma realiza esterilización, eliminación de polvo y purificación del aire; El sensor AQS realiza protección contra los gases de escape.
Los canales de agua del TMS están conectados. A través de las válvulas de agua de tres y cuatro vías, se realizan modos en serie y paralelo. El diagrama de bloques de todo el sistema de gestión térmica se muestra en la siguiente figura.

Estrategias de control para los componentes del sistema de gestión térmica

La Figura 1 muestra los componentes incluidos en el TMS. ¿Cuál es la estrategia de control para estos componentes individuales?
1) Bomba de agua del circuito del motor, 60W, control PWM
La bomba de agua se encenderá en los siguientes casos:
◆ en el momento en que el sistema de accionamiento eléctrico tenga requisitos de disipación de calor;
◆durante la recuperación de calor;
◆ en el momento en que la batería tiene una solicitud de enfriamiento LTR;
◆Cuando se enciende la XPU o la pantalla grande, la bomba de agua también se enciende.

2) Bomba de agua del circuito de batería, 60W, control PWM
Su estrategia de operación es la siguiente:
La bomba de agua se enciende cuando hay una solicitud de calefacción o refrigeración por parte de la batería.
Cuando hay una gran diferencia de temperatura dentro de la batería y se requiere equilibrio térmico, se enciende la bomba de agua.

3) Bomba de agua del circuito de calefacción, 20W, control de frecuencia fija PWM de 100Hz
La bomba de agua se encenderá en los siguientes casos:
◆ en el momento en que el aire acondicionado solicita calefacción;
◆ cuando hay demanda de calentamiento de la batería;
◆ cuando hay solicitudes de calefacción por aire acondicionado y solicitudes de calefacción por batería al mismo tiempo;
◆ cuando las zonas de temperatura dual izquierda y derecha están activadas;
◆ En el modo de desempañado, si es necesario encender el PTC, se encenderá la bomba de agua.

4) PTC, coeficiente de temperatura positivo
PTC es la abreviatura de Coeficiente de temperatura positivo, que significa resistencia al coeficiente de temperatura positivo, o termistor PTC para abreviar. Su valor de resistencia aumenta gradualmente a medida que aumenta la temperatura.
La característica de este método es que la potencia se ve menos afectada por la temperatura del agua. El rango de voltaje de funcionamiento es de 350 V ~ 450 V, utilizando comunicación de red LIN. El controlador del aire acondicionado solo necesita enviar una señal de solicitud de energía al calentador, y el calentador funcionará de acuerdo con la solicitud de energía especificada. La temperatura máxima del agua calentada por PTC es de 65 ℃.
Lógica de control del PTC: cuando el aire acondicionado o el paquete de baterías envían una solicitud de calefacción, el PTC se enciende y la potencia de calefacción del calentador se determina en función del entorno externo y la demanda de calefacción del aire acondicionado interior.

Estrategias de control específicas para funciones de gestión térmica

En la primera parte, se enumeró la descripción funcional de todo el TMS de XPeng P7. A continuación, analizamos cuidadosamente cómo se coordinan estas funciones a través de varios componentes.

1) El principio de control del sistema de refrigeración del motor.

La refrigeración del motor está controlada por VCU. La VCU determina la temperatura de un determinado componente en el circuito del motor. Si la temperatura es demasiado alta, comienza el enfriamiento del motor, ajustando la velocidad de la bomba de agua y la velocidad del ventilador electrónico en el circuito del motor, y el HVAC ajusta la posición de la válvula de agua proporcional de tres vías 1 al radiador.
Su valor de temperatura de apertura: cuando la temperatura del motor es superior a 75 ℃, IPU es superior a 45 ℃, DCDC es superior a 60 ℃ y OBC es superior a 50 ℃, se abre el sistema de enfriamiento del motor.
Todo el circuito de refrigeración es: bomba de agua del circuito del motor → sistema de motor → válvula de agua proporcional de tres vías 1 → radiador/bypass → válvula de agua inversora de cuatro vías → bomba de agua del circuito del motor.

2) Principio de control de enfriamiento de la batería

◆ Modo de refrigeración de la batería 1 - en escenario de carga
En este modo, el BMS determina las necesidades de enfriamiento de la batería, la VCU determina si se cumplen las condiciones de enfriamiento de la batería y el HVAC combina la temperatura ambiente, la temperatura del agua del circuito de la batería y la temperatura del agua del circuito del motor para determinarel uso de refrigeración por compresor eléctrico, accionando así la válvula de agua y el compresor, y enviando solicitudes de bombas de agua y ventiladores.
El circuito de refrigeración es: compresor → condensador → válvula de expansión electrónica (EEV) → intercambiador de calor de batería → compresor.

◆ Modo de refrigeración de la batería 2 - en escenario de conducción
En este modo, la VCU determina si se cumplen las condiciones para el enfriamiento de la batería. HVAC combina información como la temperatura ambiente, la temperatura del agua del circuito de la batería, la temperatura del agua del circuito del motor, etc. para determinar si se debe utilizar refrigeración por compresor, luego acciona la válvula de agua ycompresor de aire acondicionado electricoy emite solicitudes de bombas de agua y ventiladores.
El circuito de refrigeración es: circuito de batería bomba de agua → batería de alimentación → intercambiador de calor agua-agua → intercambiador de calor de batería.

3) Principio de control del calentamiento de la batería en modo de carga

El BMS determina si hay necesidad de calefacción según el estado de la batería - la VCU envía el estado del sistema de alto voltaje según el estado del vehículo - el HVAC calcula la temperatura del agua requerida por la batería y enciende el PTC y la bomba de agua para calefacción .
El circuito de enfriamiento incluye dos, uno de los cuales es: bomba de agua del circuito de la batería → intercambiador de calor agua-agua → intercambiador de calor de la batería → paquete de baterías de energía → válvula de agua reversible de cuatro vías → bomba de agua del circuito de la batería. La segunda es la bomba de agua del circuito de calefacción → PTC de calentamiento de agua → válvula de tres vías 2 → intercambiador de calor agua-agua → bomba de agua del circuito de calefacción.

4) El principio de control del equilibrio térmico de la batería.

Cuando se produce un choque térmico, es necesario abrir una bomba de agua de la batería para equilibrar el calor de la batería. Las condiciones que causan choque térmico incluyen principalmente los dos tipos siguientes:
◆ La diferencia entre la temperatura máxima y la temperatura mínima de la celda de la batería es demasiado grande
◆ La diferencia entre la temperatura del agua del circuito de la batería y la temperatura más alta/más baja de la batería es demasiado grande
El circuito de refrigeración es: bomba de agua del circuito de batería → paquete de batería de alimentación → intercambiador de calor agua-agua → intercambiador de calor de batería → bomba de agua del circuito de batería.

5) El principio de control del sistema de recuperación de calor residual del motor y refrigeración LTR de la batería.

Esto incluye tres partes: refrigeración LTR de la batería, preenfriamiento de la batería y recuperación del calor residual del motor.
◆ La batería de refrigeración LTR: a una temperatura ambiente inferior a 25 ℃, cuando la temperatura de la batería es alta, cambie la posición de la válvula de agua de inversión de cuatro vías, conecte el circuito de la batería y el circuito del motor en serie y use el radiador para disipar el calor de la batería, lo que ahorra más energía. .
◆ Preenfriamiento de la batería: Cuando la temperatura de la batería esté a punto de alcanzar la temperatura requerida de enfriamiento, use el radiador para enfriar la batería con anticipación.
◆ Recuperación del calor residual del motor: Puede utilizarse para recuperar el calor generado por el motor, que normalmente se desperdicia durante el funcionamiento del vehículo. Cuando la temperatura del agua del circuito del motor es superior a la temperatura del agua del circuito de la batería en un cierto valor, se utilizará para calentar la batería, de modo que la batería esté a una temperatura de funcionamiento adecuada para lograr el propósito de ahorrar energía.
El circuito de refrigeración es una válvula de agua reversible de cuatro vías → bomba de agua del circuito del motor → sistema de motor → válvula de agua proporcional de tres vías 1 → radiador/bypass → válvula de agua reversible de cuatro vías → bomba de agua del circuito de batería → calefacción agua-agua Intercambiador → dispositivo de intercambio de calor de batería → batería de alimentación → válvula de agua de inversión de cuatro vías.